比例积分微分控制及其调节过程.ppt

第二章比例积分微分控制及其调节过程,补充知识,知识点一：DDZ仪表的发展历程,电(D)动(D)单元组(Z)合仪表可以分为三个阶段：,1、DDZ型系列,五六十年代；电子管和磁放大器为主要器件；电压高、重量大，体积大，耗电大；010mADC作为统一的标准信号；调节、显示、操作等三种功能是彼此分离。,知识点一：DDZ仪表的发展历程,3、DDZ型系列,七八十年代；线性集成电路；420mADC(或15VDC)；24VDC电源的集中统一供电,2、DDZ型系列,六七十年代晶体管；010mADC统一标准信号；标准化、系列化和通用化,例3.典型的控制回路,差压变送器,气动调节阀,调节器,显示操作器,2-1基本概念,PID的优点原理简单、使用方便；适应性强；鲁棒性强。PID是负反馈控制偏差定义：e=ryore=y-r,调节器正、反作用的定义闭合回路上所有环节的增益乘积为“正”Kc为正，调节器为反作用，Kc为负，调节器为正作用。,2-2比例调节（P调节）,一、比例调节的动作规律，比例带,动态方程式：,传递函数为：,比例作用的比例系数,：比例系数Kp的倒数,即当调节机关的位置改变100%时，偏差应有的改变量,称为比例带，越大比例作用越弱。,比例带方式：,实际上为：,（1）无惯性、无迟延、动作快,而且调节动作的方向正确,在控制系统中是促使控制过程稳定的因素；（2）有差调节,二、比例调节的特点，有差调节,三、比例带对调节过程的影响详见教材P35,一积分调节动作规律,动态方程式：,传递函数为：,s0积分速度,（1）控制过程结束时,被调量与其给定值之间没有稳态偏差，是无差调节；（2）调节阀开度与被调量的数值本身无直接关系，是浮动调节，很少单独使用；（3）引起相位滞后90度，稳定性比P调节差。,2-3积分调节（I调节）,二积分调节的特点，无差调节,详见教材P36,二积分速度对调节过程的影响,一比例积分调节的动作规律,2-4比例积分调节（PI调节）,传递函数为:,动态方程式：,TI积分时间常数,二比例积分(PI)调节过程,1、PI调节器的阶跃响应曲线,比例调节+积分调节,粗调+细调,三.积分饱和现象与抗积分饱和的措施,详见教材P39,详见教材P39,2、积分时间常数TI对调节过程的影响,一微分调节的特点(D作用),动态方程式：,传递函数为：,微分作用的比例系数,特点为：,（1）微分作用具有超前调节的特点，具有预见性；（2）能提高控制过程的稳定性（3）调节器存在失灵区，不能单独使用,2-5比例积分微分调节（PID调节）,二、调节器的控制规律,二比例微分(PD)调节规律,动态方程为：,传递函数为:,微分时间越长,表示微分作用越强;比例带不但影响比例作用的强弱而且也影响微分作用的强弱.,实际传递函数为:,惯性环节,二、调节器的控制规律,比例微分(PD)调节器,阶跃响应曲线:,(b),斜坡响应曲线:,导前时间,微分调节动作总是力图抑制被调量的振荡，有提高控制系统稳定性的作用；引入微分作用，由于可以采用较小的比例带，结果不但减小了残差，而且减小了短期最大偏差和提高了振荡频率。不利之处PD调节中，微分太强将导致饱和，因此微分只能起辅助作用；微分调节抗干扰能力差，对纯延迟无效。,三比例微分(PD)调节的特点,四比例积分微分(PID)调节规律,F为干扰系数,比例积分微分(PID)调节器,各种调节的特点,与PD相比，PID提高了系统的无差度；与PI相比，PID多了一个零点，为动态性能的改善提供了可能。PID兼顾了静态和动态控制要求。,1）广义过程控制通道时间常数较大或容积迟延较大时，引入微分调节。若工艺容许有静差，可选用PD调节；若工艺要求无静差，可选用PID调节。2）广义过程控制通道时间常数较小、负荷变化不大、且工艺要求允许有静差时，可以选择P调节。3）广义过程控制通道时间常数较小、负荷变化不大、且工艺要求允许无静差时，可以选用PI调节。4）广义过程控制通道时间常数很大、且纯时延较大、负