热工控制系统-第三章

.,1,第三章控制仪表及调节器的控制规律,第一节、控制仪表,第二节、调节器的控制规律,.,2,第一节控制仪表,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。,.,3,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,.,4,在切换的前后，调节器输出应与执行器的位置保持基本一致，这样，在切换过程中调节机构的位置不会跳变即不会对过程引起附加的扰动,知识点二：手自动切换,自动控制系统中，需要手动自动双向无扰切换,手动/自动信号跟踪,.,5,知识点三：SAMA（ScientificApparatusMakersAssociation）组态,用SAMA图例表达回路方框图时，常将一些符号画在一起，这表示一个具体的仪表(或组件)具有哪些功能,.,6,知识点三：SAMA组态,求测量和给定信号的偏差,例1.调节组件,对偏差值进行比例积分运算,手、自动切换功能,输出限幅,.,7,知识点三：SAMA组态,.,8,例3.典型的控制回路,.,9,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,.,10,例3.典型的控制回路,注:,正反作用,INC/DEC,.,11,第二节调节器的控制规律,调节器的控制规律中最基本的作用是:比例(P)、积分(I)和微分(D)作用,常用的调节器按其控制规律可分为：比例调节器（P）、比例积分调节器（PI）、比例微分调节（PD）、比例积分微分调节器（PID）,.,12,一、基本调节作用,1.比例作用(P作用),动态方程式：,传递函数为：,比例作用的比例系数,特点为：,（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）有差作用,.,13,一、基本调节作用,2.积分作用(I作用),动态方程式：,传递函数为：,积分速度,特点为：,（1）控制过程结束时,被调量与其给定值之间没有稳态偏差(无差调节)；（2）积分作用在控制系统中是使控制过程振荡的因素,很少单独使用,.,14,一、基本调节作用,3.微分作用(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（2）能提高控制过程的稳定性（3）不能单独使用,.,15,一、基本调节作用,总结:,比例作用能单独地执行调节任务,并能使控制过程趋于稳定,但使被调量产生静态偏差。积分作用只有极少的情况(对象自平衡能力大,惯性和迟延很小等)才能单独应用,会使控制过程变成振荡甚至不稳定,但能使被调量元静态偏差。微分作用不能单独使用,但能提高控制系统的稳定性,有效地减少被调量的动态偏差.,.,16,二、调节器的控制规律,1.比例(P)调节器,传递函数为:,Kp：调节器的比例系数,即偏差改变一个单位时，调节机构的位移变化量，它是调节器的参数;,：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。,.,17,二、调节器的控制规律,2.比例积分(PI)调节器,动态方程为：,传递函数为:,KI:调节器的积分速度,即当偏差改变100%时,调节机构的移动速度,Ti:积分时间,.,18,二、调节器的控制规律,2.比例积分(PI)调节器,PI调节器的阶跃响应曲线,比例调节+积分调节,粗调+细调,.,19,二、调节器的控制规律,3.比例微分(PD)调节器,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.,.,20,二、调节器的控制规律,3.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,.,21,二、调节器的控制规律,3.比例微分(PD)调节器,实际比例微分调节器的动态方程式为:,传递函数为:,TD:PD调节器的微分惯性时间常数,.,22,二、调节器的控制规律,3.比例微分(PD)调节器,实际PD调节器的