用一种简易模拟电路实现仪表PID控制.pdf

技术咨询 引进与咨询? 幻年第?期 ? 用一 种简易模拟 电路实现仪表 ?控制 福 州市科技馆 倪斌 关键词 ? 简易 、 模拟 电路 、? ? 控制 在仪表定值 自动调节 系统中 , 由于外界因素的作 用 , 被调参数偏离给定 值 , 即被 调参数对给定值产生 了偏 差 , 将偏差信号输 人量送 人调节 器 , 在调 节器中 进行一定规律运算后 , 对输出信号进 行调节 , 使被 调 参数回到给定值 。 目前 , 工业 自动控制中使用最普遍 的调节器 , 即比例积分微分?简称? ?调节器 , 比例调 节为基本调节型式 , 而 纯比例调 节时 , 测量值与设定 值之间尚存在一定的误差 , 称静差 , 为消除静差 , 必须 对静差进行积分运算 , 使测量跟踪设定值 , 这就是比 例积分调节 。 微分作用主要用来加快系 统的动作 速 度 , 减少超调 , 克服振荡 。 将比例积分微分三 种调 节 规律结合 , 即可 达到快速 、 平稳 、准确 的调节效果。 本文介绍一种模 拟电路实现 ? ?调节 , 该线路如 应用于控制仪表设计中 , 能使仪表结构简单 , 降低制 造成本 , 同时又能获 得良好的调节品质 。 下面将从比 例? 、 积分? ? 、微分 ?典型电路人 手 , 作简要分析 , 从而设计出实用电路 。 一 、? ? 各环节的方程及典型电路 时域中? ?各环节代表方程各表示为 比例环节? ? ? ? ? ? ? ? ? 为比例系数 积分环节? ? ? 凡丁? ? ? ?悦为比例系数或 几 二 ? ?乓为时间常数 微分环节? ? ? 凡?几 ? ? ? ? ? ? 凡为比例系数 、 几为时间常数 将以上代表方程 转化为传递函数 , 分别表示为 比例环节?二? ? ? ? ? ? 积分环节以? ? 二玫? ? ?几 ? 微分环节? ? ? ?几? ? 根据? ?各环节的输人输出变量关系式 , 我们可 以得 出各环节典型电路 , 如图 ?所示 ? ? 积分环节 ? , ? ? ? ? ? 微分环节? ? ? 图? ? ?各环节代表电路 二 、? ? 运算电路的实现过程 控制仪表的调节运算是由比例微分 、 比例积分 、 比例三种运算电路联结而成 , 电路总函数等于各环节 乘积 , 以下给出三种 电路 , 如图? ? ? 、 ? 、? ?分别为 简化 的比例?运算电路 , 比例积分? ?运算电路 、 比例微 分?运算电路 咋 肠 ? ? 比例环节 ?引进与咨询? ? ? ?年第?期技术咨询 ? ? 比例积分? !特性曲线 八? ?, 权 。 ? 八儿?, 遨? ?二? ? 肠?灿 ? ?少八? ? ?户? 办铸? ? 农 ? 。 二? ? 尸? 土 一 一 净 ,一恤 ? 一卜 图? ? 、?、 ? ? 电路图 其中 , 对图? ? 三极管? ?和运放? ?均为电压跟 随器 。 肠 二 ? 十 铸 , ?凡?铸 , 为可调变量? 。 对 图?权在 ? ? ? 时 , ? ? ? ? ? 一 叭卜凡? 凡 , 此时为比例 运算 , ? ?时 , 积分电路发挥作用 , 积分时间 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 为可调变量? 。 调整? ?就可调整积分 时间? ?的值 ? ? ?可反映对偏差粉人反应特性曲线积 分部分的斜率 ? ? ?越小积分变化速度越快 , 积分作用 越强 。 对图? ?该电路是比例徽分电路 , ? ? ?时 , ? ? 二 ? ? 一 ? ? 凡? 凡 ?凡 ? 马?凡 , 此时为比例凡?凡和 徽分增益?凡 ? 凡?凡综合运算 , 随着徽分电路的作 用 , ? ? 电压逐渐减小 , 至 ? ? ? ?时 , 翰出电压? ? 二 ? ? 一 ? ?卜凡?凡 。 徽分时间几 ? 场? ? , 几越大 , 徽分时 间越大 。 结合第一部分的基本理论知识 , 我们可以得到在 翰人阶跃信号? ? 一 ? ?作用 下 ? 以上 电路的动态特 性 , 如图 ?所示 个 竹 ? ? 比例徽分?特性曲线 石介?功 ? ? ? 一 ? 一一一一一一净 ? ? ? ? 愉出特性曲线 图? ? ? 电路在阶跃翰人下的动态特性 三 、? ? 实用电路的设计 从第二部分对? ?各环节的分析 , 我们了解了 ? ? 运算的工作原理 , 在图?的基 础上 , 我们就可以设 计出实用? ?运算电路见图? ? 石?二介 一甘犷 ? ? 输人阶跃电压 么? ? ? ?户?二 ? 竹 ? ? ? 比例?特性曲线 ?喃? ?铸?少二?铸? 图?实用? ?运算电路图 电路中? 凡 ? 马 ?叨?几 电位器? ? ? ? ?几 ? ? , ” ? ? , ? ? ? 凡?电阻值根不同测 量范 围而定 , 比例 放大倍数场在? ? ? ? 一 ?的范围内可调 。 ?积分 电容器? 二? ? ? ? , 积分电位器? ? ? , ? ? 。? ? ? ?积分时间 二? 汕 ? ? ? ? ? ? 十 ? ?口? ? ?分 , ?喃? ? ? ? ? ? ? 二? ? ?分 , 积分时间在 ? ? 技术咨询 引进与咨询?以? ?年第?期 ? ? 高速公路通行费电脑拆帐系统的结构设计 京珠高速公路湖南省长浮管理处李节 随着高速公路建设的不断发展 , 日趋完善的高速 公路网络将形成一定的格局 , 湖南省高速公路的规划 就是 “一纵三横” 。 就这 “一纵”而 言, 它将有大约四个 管理处来管理这一条纵贯省内的京珠高速公路 , 如果 要在这 “一纵”上实行省内“一卡通”, 就存在不同投资 方 、不同管理方的通行费分配问题。 通过计算机网络 管理 的方式 , 按规定的分配原则来分配每笔通行费的 电脑软件系统就是我们所说的通行费电脑拆帐系统 ? 以下简称拆帐系统 。 高速公路收费系统制式有封闭式和开放式 。 管 理体制为三级 ? 收费站 、管理 处分 中心 、 高管局总 中 心 ? 拆帐系统一般是对封闭式收费系统而言 , 拆分的 原州在中心制定 , 可以用参数表的形式下传 , 这样当 拆分原州变动时只改拆帐参数表而不更改系统软件 。 当全线开通时 , 站多线长 , 通行费的拆分原则复杂 , 拆 帐参数表的编排与处理必须经过周密的考虑 。 拆分的实施方式就其收费计算机的网城可分成 三种 ? 在车道计算机分 、在站计 算机分 、在管理处分中 心分 。 不管在哪级计算机上处理拆帐 , 拆分的统计结 果都必须上传到高管局总中心 。 第一种在车道计算机 上拆分 。 它 的优点是可以 准确 、及时处理 数据 , 特别是开放式与封闭式文接的 收费站 , 在车道上把开放式收费数据拆分出来可以简 化封闭式系统的拆帐参数表及 系统软件 。 每天的拆分结果可以与收费员的收费金倾直接 核对 , 当车道与站的通信中断时 , 在处理收费员文班 文狱的同时也处理 了拆分通行费 , 拆分效据与收费数 据保持同步处理 , 不会因丢失统计数据而造成拆分的 不准确 。 这种拆帐与收费结合一起的车道软件较复杂 , 如 果车道软件设计时事先没有考虑拆帐系统 , 而要 后加 的话一般都不会在车道上加 , 以免造成收费系统的 不稳定 。 第二种在站计算机上拆分 。 它根据车道送到站 计算机数据库的收费数据 , 用一专门的程序来处理拆 帐 , 并把拆分结果向上传 。 如果拆帐参数表简单 , 软 件相应也比较简单 , 拆分的准确性比较容易保证 。 但 在站计算机拆分通行费 , 它的拆帐参数表很难简化 。 当站多线长时 , 拆帐参数表的复杂编排及处理是一件 令人头痛的事 , 直接形响整个拆帐系统的结构 。 第三种在分中心计算机上拆分 。 它 的优点是可 以不要下传拆帐参数表 , 直接把拆分原俐写到程序 中 , 当拆分原则变化时只改中心软件不形响其他系 统 。 专门的处理软件比较简单 , 但它处理数据时会比 较多的占用 了中心的服务器时间 , 中心的服务器每天 处理的数据盆大 , 如果负担太重 , 速度就会减祖 , 对系 统的正常运行会有影响 。 并且当站与中心通信中断 时 ? 拆分数据准确度的保证具体实施起来会相当复 杂 。 因为收费收据不会每条记录都传到总 中心 , 所以 不存在总中心拆分通行费 , 但要有统计由各管理处传 上来已拆分数据的软件 。 不管哪种拆帐系统娜必须具备科学性 、 公正性和 准确性 , 只有公正 、准确的拆 帐系统才能被大家所承 认 , 系统是否经得起时间和发展的考脸 , 在于它的设 计是否科学 。 ? ? ? 一? 分内连续可调 ? 徽分电容器 ? ? ?】? , 徽 分电位器? 。? ? ?几徽分增益电 阻凡二 ? ? ?工 】 ? 肠 ? ? ? ?几徽分时间?公 ? ? 凡 ? ? ? ? ? ? ?分 , 徽分增益凡 ? ?凡 ? 凡?凡 ? ?倍 。 踢处断 开或? ?处短接分别 表示徽分或积分的切除 , 此两处 连结点在调节? ?各参数中使用 。 四