第五章控制规律和控制器

1、控制规律和控制器控制规律和控制器 第五章第五章 本 本 章章 内内 容容 位置控制位置控制 第二节第二节 比例控制比例控制 第三节第三节 比例积分控制比例积分控制 第四节第四节 比例积分微分控制比例积分微分控制 第五节第五节 控制器简介控制器简介 概概 论论 3 基地式控制仪表 单元组合式仪表中的控制单元 以微处理器为基元的控制装置 信号制信号制-指在成套仪表系列中，各个仪表的输入指在成套仪表系列中，各个仪表的输入 输出间采用何种统一联络信号来进行信号传输的问题。输出间采用何种统一联络信号来进行信号传输的问题。 气动控制仪表：气动控制仪表：0.020.1MPa 电动控制仪表，电动控制仪表，0

2、010mA 10mA 电流信号作为电动电流信号作为电动型仪表型仪表 4 420mA 20mA 电流信号电流信号 1 15V 5V 电压信号电压信号 电动电动型仪表型仪表 传输方式传输方式 进出控制室的传输信号采用电流信号，控制室内部各仪进出控制室的传输信号采用电流信号，控制室内部各仪 表间联络信号采用电压信号表间联络信号采用电压信号 概概 论论 3 控制器的控制规律是指 控制器的输出信号与输入信号之间的关系。 xzeefp 即 经常是假定控制器的输入信号e是一个阶 跃信号，然后来研究控制器的输出信号p随时间 的变化规律。 p = f(e) = f(z-x) 在控制系统中，由于扰动作用的存在，会

3、使被在控制系统中，由于扰动作用的存在，会使被 控变量对给定值产生偏差，此偏差数值上等于被控控变量对给定值产生偏差，此偏差数值上等于被控 变量测量值与给定值之差。即：变量测量值与给定值之差。即： ezx 控制器的控制规律就是指控制器的输出信号控制器的控制规律就是指控制器的输出信号p p与与 e e之间的函数关系。之间的函数关系。 p = f(e) = f(z-x) 不同的控制规律适应不同的生产要求，必须根不同的控制规律适应不同的生产要求，必须根 据生产要求来选用适当的控制规律，要选用合适的据生产要求来选用适当的控制规律，要选用合适的 控制器，首先必须了解常用的几种常用控制规律的控制器，首先必须了

4、解常用的几种常用控制规律的 特点与使用条件，然后，根据过渡过程品质指标要特点与使用条件，然后，根据过渡过程品质指标要 求，结合具体对象特性，才能做出正确的选择。求，结合具体对象特性，才能做出正确的选择。 概概 论论 位式控制（其中以双位控制比较常用） 比例控制 比例积分控制 比例微分控制 4 比例积分微分控制 v一、双位式一、双位式 -1 .0-0 .50 .00 .51 .0 -1 .0 -0 .5 0 .0 0 .5 1 .0 t P m a x m in , 0 (0 , 0 (0 ) p ee p p ee 或 ) 或 第一节第一节 位式控制位式控制 双位控制器双位控制器 双位控制系统

5、的规律是当测量值大于给定值时，双位控制系统的规律是当测量值大于给定值时， 控制器输出为最大（或最小），而当测量值小于给控制器输出为最大（或最小），而当测量值小于给 定值时，则输出为最小（或最大），即控制器只有定值时，则输出为最小（或最大），即控制器只有 两个输出值。两个输出值。 第一节第一节 位式控制位式控制 e p 实际应用的双位控制器具有一个中间区，被控参实际应用的双位控制器具有一个中间区，被控参 数在中间区时，控制机构不工作，当参数上升至测数在中间区时，控制机构不工作，当参数上升至测 量值高于给定值某一数值后，控制机构才关；当参量值高于给定值某一数值后，控制机构才关；当参 数下降至测量值

6、低于给定值某一数值后，控制机构数下降至测量值低于给定值某一数值后，控制机构 才开，这样，控制机构开关的频率程度大为降低，才开，这样，控制机构开关的频率程度大为降低， 从而起到保护的作用。从而起到保护的作用。 v控制规律控制规律 AB断开，低位，开启阀门；断开，低位，开启阀门； AC导通，高位，关闭阀门。导通，高位，关闭阀门。 控控 导通 导通 ACp ABp p min max l控制结果：控制结果： 将液位限制在将液位限制在BC之间。之间。 A B C 断开断开 双位控制的过渡曲线双位控制的过渡曲线 p t y t yH yL 双位控制器电路举例双位控制器电路举例 24V DC0 A B C

7、 控控 A B C AB断开断开阀门开启阀门开启 ； AC接通接通阀门关闭阀门关闭 C B 电磁阀电磁阀 第一节第一节 位式控制位式控制 6 将上图中的测量装置及继电器线路稍加改变，便可成为 一个具有中间区的双位控制器，见下图。由于设置了中间 区，当偏差在中间区内变化时，控制机构不会动作，因此 可以使控制机构开关的频繁程度大为降低，延长了控制器 中运动部件的使用寿命。 图5-3 实际的双位控制规律 二、具有中间区的双位控制二、具有中间区的双位控制 图5-4 具有中间区的双位控制过程 第一节第一节 位式控制位式控制 双位控制过程中一般采用振幅与周期作为品质指标 结论结论 被控变量波动的上、下限在

8、允许范围内，使周期 长些比较有利。 双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因而 应用很普遍。 7 第一节第一节 位式控制位式控制 三、多位控制三、多位控制 对系统的控制效果 较好，但会使控制 装置的复杂程度增 加。 图5-5 三位控制器特性图 8 以电炉加热为例。三位式调节可以用两个继电器 在的触点组成“升温加热”、“恒温调节”及“停 止加热”三种输出状态。具体实现方法为采用辅助 加热器A和主加热器B两组加热器: 当测量值低于下限设定值时，上、下限继电器均 吸合，系统进入“升温加热”状态，此时A、B二 组加热器同时加热，因此升温速度较快。 当测量值到达下限设定值，但尚低于上限设定值 时，下限

9、继电器释放，断开辅助加热器A的能源供 给，升温速率随之下降，系统进入“恒温加热”状 态。 当测量值到达上限设定值时，下限继电器仍保持 断开状态，上限继电器开始释放，断开主加热器B 能源供给。此时由于主辅加热器均失去能源供给， 故温度逐渐下降，直至降到上限设定回差的下限时， 上限继电器又吸合，接通主加热器B的能源供给， 温度又逐渐上升，周而复始。 由此可见三位式调节比二位式调节升温的速度快， 进入恒温调节状态后温度的波动小，精度高。 复复 习习 v1、双位控制系统规律？、双位控制系统规律？ v2、具有一个中间区双位控制特点？具有一个中间区双位控制特点？ v3、双位控制系统特点？、双位控制系统特点

10、？ v4、多位控制的特点、多位控制的特点？ 复复 习习 v1、双位控制系统规律？、双位控制系统规律？ v 双位控制系统的规律是当测量值大于给定值时，控制器输 出为最大（或最小），而当测量值小于给定值时，则输出 为最小（或最大），即控制器只有两个输出值。 v2、具有一个中间区双位控制特点？具有一个中间区双位控制特点？ v双位控制器具有一个中间区，被控参数在中间区时，控制 机构不工作，当参数上升至测量值高于给定值某一数值后， 控制机构才关；当参数下降至测量值低于给定值某一数值 后，控制机构才开，这样，控制机构开关的频率程度大为 降低，从而起到保护的作用。由于设置了中间区，当偏差 在中间区内变化时，

11、控制机构不会动作，因此可以使控制 机构开关的频繁程度大为降低，延长了控制器中运动部件 的使用寿命。 复复 习习 v3、双位控制系统特点？、双位控制系统特点？ v 双位控制过程中一般采用振幅与周期作为品质 指标被控变量波动的上、下限在允许范围内， 使周期长些比较有利。双位控制器结构简单、 成本较低、易于实现，因而应用很普遍。 v4、多位控制的特点、多位控制的特点？ v对系统的控制效果较好，但会使控制装置的复 杂程度增加。 p e p b a e b a p 在该控制系统中，阀门开度的改变量与被控变在该控制系统中，阀门开度的改变量与被控变 量的偏差值成比例。量的偏差值成比例。 即：即： 第二节第二

12、节 比例控制比例控制 P(t)=Kce(t) 具有比例控制规律的控制具有比例控制规律的控制 器称为比例控制器，其输出信器称为比例控制器，其输出信 号变化量号变化量 P 与偏差信号与偏差信号 e 之间之间 成比率关系。成比率关系。 即： Kc为放大倍数为放大倍数 工业上常用比例度工业上常用比例度代替代替 P=Kce 仪表量程仪表量程 控制器的输出范围控制器的输出范围 比例度比例度-指控制器输入的变化相对值与相应的输出指控制器输入的变化相对值与相应的输出 变化相对值之比的百分数。变化相对值之比的百分数。 即：即： minmax minmax minmax minmax 1 xx pp Kxx pp

13、 p e c 若输出与输入都为标准对象，则若输出与输入都为标准对象，则 %100 1 c K t Q2 t0 t t0 h t t0 p t t0 Q1 t t0 e 比例控制的特点：反应快，控制及时，比例控制的特点：反应快，控制及时， 控制结果有余差。有偏差信号输入时，输出控制结果有余差。有偏差信号输入时，输出 立刻与它成比例地变化，偏差越大，输出的立刻与它成比例地变化，偏差越大，输出的 控制作用越强。控制作用越强。 比比 例例 度度 对对 控控 制制 过过 程程 的的 影影 响响 比例度的选择原则比例度的选择原则 若对象的滞后较小，若对象的滞后较小， 时间常数较大以及放大时间常数较大以及放

14、大 倍数较小，那么可以选倍数较小，那么可以选 择小的比例度来提高系择小的比例度来提高系 统的灵敏度，从而使过统的灵敏度，从而使过 渡过程曲线的形状较好。渡过程曲线的形状较好。 反之，为保证系统的稳反之，为保证系统的稳 定性，就要选择大的比定性，就要选择大的比 例度来保证稳定。例度来保证稳定。 Kc（ ）值的影响）值的影响 vKc值过大（值过大（ 值过小）值过小） 系统反应过于灵敏，容系统反应过于灵敏，容 易造成过度控制，产生易造成过度控制，产生 大幅振荡。大幅振荡。 vKc值过小（值过小（ 值过大）值过大） 系统反应过于迟钝，控系统反应过于迟钝，控 制时间长，余差大。制时间长，余差大。 vKc

15、值（值（ 值）适中值）适中 经过少数几个减幅振荡经过少数几个减幅振荡 后，逐渐趋于稳定，有后，逐渐趋于稳定，有 一定的余差。一定的余差。 minmax minmax minmax minmax 1 xx pp Kxx pp p e p 小结：小结： v1、比例控制规律及其特点。 v2、比力度及其对控制过程的影响。 复习：复习： v1、比例控制规律及其特点、比例控制规律及其特点? v2、比例度及其对控制过程的影响、比例度及其对控制过程的影响? v3、比例控制作用特点比例控制作用特点? v4、比例度的选择原则? 复习：复习： v1、比例控制规律及其特点、比例控制规律及其特点? vP(t)=Kce(

16、t),该控制系统中，阀门开度的改变量与被控变 量的偏差值成比例。 v其输出信号变化量 P 与偏差信号 e 之间成比率关系。 v2、比例度及其对控制过程的影响、比例度及其对控制过程的影响? v比例度-指控制器输入的变化相对值与相应的输出变 化相对值之比的百分数。 vKP值过大（ 值过小）系统反应过于灵敏，容易造成过度 控制，产生大幅振荡。 vKc值过小（ 值过大）系统反应过于迟钝，控制时间长， 余差大。 vKP值（ 值）适中经过少数几个减幅振荡后，逐渐趋于稳 定，有一定的余差。 复习：复习： v3、比例控制作用特点、比例控制作用特点? v反应快，控制及时，控制结果有余差。有偏差信号输入时， 输出

17、立刻与它成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用 越强。 v4 4、比例度的选择原则、比例度的选择原则? ? v若对象的滞后较小，时间常数较大以及放大倍数较小，那 么可以选择小的比例度来提高系统的灵敏度，从而使过渡 过程曲线的形状较好。反之，为保证系统的稳定性，就要 选择大的比例度来保证稳定。 IpKedt 积分控制作用的输出变量积分控制作用的输出变量p与与 输入偏差输入偏差e的积分成正比。的积分成正比。 第三节第三节 积分控制（积分控制（I） t t e P P 式中式中K KI I是积分速度，表示积分速度的大小和积分作用的是积分速度，表示积分速度的大小和积分作用的 强弱强弱。 当输入偏差是常

18、数当输入偏差是常数A时，则时，则 积分作用能够消除余差，积分作用能够消除余差，与比例控制相比，积分与比例控制相比，积分 控制过渡过程比较缓慢。控制过渡过程比较缓慢。 IIpKAdtKAt 在阶跃信号作用下（幅值为在阶跃信号作用下（幅值为A)A) 1 PP I pK AKAt T PI输出响应由比例和积分两部分组成输出响应由比例和积分两部分组成 当当 t=TI + p= 2KPA P 1 K ( e) I pedt T PI控制器的输出随时间变化的表达式为控制器的输出随时间变化的表达式为 t t e p TI 由此可确定积分速度。由此可确定积分速度。 KpA 2KpA 积分时间积分时间T TI

19、I的物理意义：的物理意义：在阶跃信号作用下，在阶跃信号作用下， 控制器积分作用的输出等于比例作用的输出所经控制器积分作用的输出等于比例作用的输出所经 历的时间。历的时间。 积分时间越大，积分作用越小，反之，积分积分时间越大，积分作用越小，反之，积分 作用越大。作用越大。 积积 分分 时时 间间 对对 过过 渡渡 过过 程程 的的 影影 响响 左图表示在同样比例度下左图表示在同样比例度下 积分时间对过渡过程的影响。积分时间对过渡过程的影响。 由图中曲线可以看出，由图中曲线可以看出，T TI I过过 大时积分作用不明显，余差消大时积分作用不明显，余差消 除地也慢，从图中曲线、除地也慢，从图中曲线、

20、 可以看出，可以看出，T TI I较小时易于消除较小时易于消除 余差，但系统的振荡加剧。相余差，但系统的振荡加剧。相 比之下，曲线就比较理想。比之下，曲线就比较理想。 理想微分控制器的输出与输入信号的关系为：理想微分控制器的输出与输入信号的关系为： 在阶跃信号输入的瞬间，控制器的在阶跃信号输入的瞬间，控制器的 输出为无穷大，其余时间输出为零。输出为无穷大，其余时间输出为零。 e t0 t0 t t D de pT dt 微分控制器输出的大小与偏差变化微分控制器输出的大小与偏差变化 速度及微分时间速度及微分时间 成正比。微分时间越 成正比。微分时间越 长，微分作用越强。长，微分作用越强。 微分时

21、间微分时间 第四节第四节 比例积分比例积分 微分控制微分控制 对对PID控制器而言，当积控制器而言，当积 分时间分时间TI时，控制器呈时，控制器呈PD 控制特性。此时输出与输入的控制特性。此时输出与输入的 关系如式所示。关系如式所示。 t e t p 理想理想PDPD控制器的阶跃响应曲线控制器的阶跃响应曲线 () PD de p K e T dt 比例微分控制规律比例微分控制规律 微微 分分 时时 间间 对对 过过 渡渡 过过 程程 的的 影影 响响 能提高系统的响应速度，能提高系统的响应速度， 同时改善过程的动态品质，同时改善过程的动态品质， 抑制过渡过程的最大动态抑制过渡过程的最大动态 偏

22、差，有助于提高系统的偏差，有助于提高系统的 稳定性。稳定性。 PD控制优点控制优点 一般只适应于时间常数较大的调节控制，而不一般只适应于时间常数较大的调节控制，而不 适用于流量、压力等一些变化剧烈的过程。其次，适用于流量、压力等一些变化剧烈的过程。其次， 当微分作用太强时会导致系统中的控制阀频繁开启，当微分作用太强时会导致系统中的控制阀频繁开启， 容易造成系统振荡。容易造成系统振荡。 PD控制一般总是以比例动作为主，微分动作控制一般总是以比例动作为主，微分动作 为辅。为辅。 PD控制不足之处控制不足之处 PID控制规律吸取了比例控制的快速反控制规律吸取了比例控制的快速反 应功能、积分控制的消除

23、余差功能和微应功能、积分控制的消除余差功能和微 分控制的预测功能，从控制效果看，是分控制的预测功能，从控制效果看，是 比较理想的一种控制规律。阶跃响应特比较理想的一种控制规律。阶跃响应特 性可以看作是性可以看作是PI阶跃响应曲线阶跃响应曲线PD阶跃响阶跃响 应曲线的叠加。应曲线的叠加。 PID三作用控制器虽然性能效果比较理三作用控制器虽然性能效果比较理 想，但并非任何情况下都可采用想，但并非任何情况下都可采用PID三三 作用控制器。因为作用控制器。因为PID三作用控制器需三作用控制器需 要整定比例度、积分时间和微分时间三要整定比例度、积分时间和微分时间三 个变量，而在实际工程上是很难将这三个变

24、量，而在实际工程上是很难将这三 个变量都整定到最佳值。个变量都整定到最佳值。 PIDPID阶跃响应特性曲线阶跃响应特性曲线 比例积分微分控制规律比例积分微分控制规律 dt de Tedt T 1 eKp D I P 小结：小结：1、积分控制作用：输出变量p与输入偏差e的积分成正比。 2、积分作用：能够消除余差，与比例控制相比，积分控制过渡 过程比较缓慢。 3、积分时间TI的物理意义：在阶跃信号作用下，控制器积分作 用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。积分时间越大， 积分作用越小，反之，积分作用越大。 4、比例微分控制规律 5、PD控制缺点：控制缺点：适应于时间常数较大的调节控制，而不适用

25、于流量、压力等一些变化剧烈的过程。其次，当微分作用太强 时会导致系统中的控制阀频繁开启，容易造成系统振荡。一般 总是以比例动作为主，微分动作为辅。 6、比例积分微分控制规律比例积分微分控制规律 () PD d e pKeT d t 复习：复习： v1、积分控制作用是什么？ v答：输出变量p与输入偏差e的积分成正比。 v2、积分作用是什么？ v答：能够消除余差，与比例控制相比，积分 控制过渡过程比较缓慢。 v3、积分时间TI的物理意义是什么？ v答：在阶跃信号作用下，控制器积分作用的 输出等于比例作用的输出所经历的时间。积 分时间越大，积分作用越小，反之，积分作 用越大。 v复习：复习： v4、

26、比例微分控制规律是什么？ v答：当积分时间TI时，控制器呈PD控制特性。 v5、PD控制缺点是什么？控制缺点是什么？ v答：答：适应于时间常数较大的调节控制，而不适用于流量、压 力等一些变化剧烈的过程。其次，当微分作用太强时会导致 系统中的控制阀频繁开启，容易造成系统振荡。一般总是以 比例动作为主，微分动作为辅。 v6、比例积分微分控制规律是什么？比例积分微分控制规律是什么？ v答：答：吸取了比例控制的快速反应功能、积分控制的消除余 差功能和微分控制的预测功能。阶跃响应特性可以看作是PI 阶跃响应曲线PD阶跃响应曲线的叠加。 回忆回忆 控制器作用控制器作用 第五节第五节 控制器简介控制器简介

27、模拟式控制器中，模拟式控制器中， 所传送的信号形式为连续所传送的信号形式为连续 的模拟信号。目前应用的模拟式控制器主要是电动的模拟信号。目前应用的模拟式控制器主要是电动 控制器。控制器。 一、控制系统按被调参数的变化规律分类：一、控制系统按被调参数的变化规律分类： v定值控制系统：给定值为常数；定值控制系统：给定值为常数； v随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化；随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化； v程序控制控制系统：按预定时间顺序控制参数程序控制控制系统：按预定时间顺序控制参数。 二、控制目的的实现：二、控制目的的实现： v通过人为设定或计算机程序直接给出一定的输出通过人为设定或

28、计算机程序直接给出一定的输出简简 单；单； v将设定值与实测值进行比较，以其差值大小控制控制器将设定值与实测值进行比较，以其差值大小控制控制器 动作，直至差值达到允许的误差范围。动作，直至差值达到允许的误差范围。 一）气动控制仪表的特点一）气动控制仪表的特点 结构简单，性能稳定可结构简单，性能稳定可 靠，维护方便，价格便宜，靠，维护方便，价格便宜， 并且具有本质安全防爆性能，并且具有本质安全防爆性能， 特别适用于石油、化工等有特别适用于石油、化工等有 爆炸危险的场所爆炸危险的场所。 三、控制仪表的分类三、控制仪表的分类 按使用的能源不同分为气动控制仪表和电动控制按使用的能源不同分为气动控制仪表

29、和电动控制 仪表。仪表。 二）电动控制仪表的特点二）电动控制仪表的特点 可以实现无滞后的远距离传送，同时又具有可以实现无滞后的远距离传送，同时又具有 能源简单、便于和计算机配合的特点。由于采取能源简单、便于和计算机配合的特点。由于采取 安全火花防爆措施解决了防爆问题，电动仪表同安全火花防爆措施解决了防爆问题，电动仪表同 样也能应用于易燃易爆的危险场所，因此在工业样也能应用于易燃易爆的危险场所，因此在工业 生产过程中得到越来越广泛的应用。生产过程中得到越来越广泛的应用。 v一般与检测装置、显示装置一起组装在一般与检测装置、显示装置一起组装在 一个整体之内一个整体之内 v同时具有检测、控制与显示的

30、功能同时具有检测、控制与显示的功能 v结构简单、价格低廉、使用方便结构简单、价格低廉、使用方便 v通用性差，信号不易传递通用性差，信号不易传递 v一般应用于简单控制系统中。一般应用于简单控制系统中。 基地式仪表基地式仪表 从控制仪表的发展来看，大体经历了从控制仪表的发展来看，大体经历了基地式基地式 控制仪表、单元组合式仪表的控制单元和以微处控制仪表、单元组合式仪表的控制单元和以微处 理器为基元的控制系统理器为基元的控制系统 单元组合式仪表的控制单元单元组合式仪表的控制单元 按各组成环节的不同功能和使用要求，将按各组成环节的不同功能和使用要求，将 整套仪表分为若干单元，各单元能独立实现某整套仪表

31、分为若干单元，各单元能独立实现某 种功能，使用时可以按生产工艺的不同要求挑种功能，使用时可以按生产工艺的不同要求挑 选需要的单元加以组合，其特点是应用灵活，选需要的单元加以组合，其特点是应用灵活， 通用性强，使用维护方便，特别适用于中、小通用性强，使用维护方便，特别适用于中、小 企业的过程控制系统；企业的过程控制系统； 单元组合仪表的基础上发展起来的一单元组合仪表的基础上发展起来的一 种成套仪表装置，结构上包括控制机柜和种成套仪表装置，结构上包括控制机柜和 显示操作盘两部分，它的主要特点是功能显示操作盘两部分，它的主要特点是功能 分离，结构组件化，特别适用于要求组成分离，结构组件化，特别适用于

32、要求组成 各种复杂控制和集中显示操作的大、中型各种复杂控制和集中显示操作的大、中型 企业的过程控制系统。企业的过程控制系统。 组件组装式仪表组件组装式仪表 它以微型计算机为核心，功能它以微型计算机为核心，功能 完善，性能优越，能解决模拟式完善，性能优越，能解决模拟式 仪表难以解决的问题，满足现代仪表难以解决的问题，满足现代 生产过程的高质量控制要求。它生产过程的高质量控制要求。它 可实现连续生产过程、断续生产可实现连续生产过程、断续生产 过程的控制，也可以通过在过程的控制，也可以通过在PLCPLC 中加入中加入PIDPID等控制功能，实现批等控制功能，实现批 量控制。量控制。 微处理器为基元的

33、控制装置微处理器为基元的控制装置 一、电动控制仪表基本构成一、电动控制仪表基本构成 v比较环节比较环节 将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制 器是在输入电路中进行电压或电流信号的比较。器是在输入电路中进行电压或电流信号的比较。 v放大器放大器 将偏差信号、反馈信号、载波信号叠加后进行放大。将偏差信号、反馈信号、载波信号叠加后进行放大。放放 大器实质上是一个稳态增益很大的比例环节。在电动控大器实质上是一个稳态增益很大的比例环节。在电动控 制器中可采用高增益的集成运算放大器制器中可采用高增益的集成运算放大器 v反馈环节反馈环节 将

34、输出信号通过一定的运算关系反馈到放大器的输入端，将输出信号通过一定的运算关系反馈到放大器的输入端， 以实现比例、积分、微分等控制规律。以实现比例、积分、微分等控制规律。控制器的控制器的PIDPID控制控制 规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过电阻和规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过电阻和 电容构成的无源网络反馈到输入端。电容构成的无源网络反馈到输入端。 给定信号给定信号 比较环节比较环节 测量信号测量信号 偏差偏差 放大器放大器 输出信号输出信号 反馈环节反馈环节 - 二、二、DDZ-DDZ-型电动单元控制器型电动单元控制器 是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来是模拟式控制器中

35、较为常见的一种，它以来 自变送器或传感器的自变送器或传感器的1 15V5V直流测量信号作为输入直流测量信号作为输入 信号，与信号，与1 15V5V直流设定信号相比较得到偏差信号，直流设定信号相比较得到偏差信号， 然后对此信号进行然后对此信号进行PIDPID运算后，输出运算后，输出1 15V5V或或4 4 20mA20mA直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。 整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而 且增加了安全栅，实现控制室与危险场所之间的且增加了安全栅，实现控制室与危险场所之间的 能量限制和隔离。能量限制和隔离。 有

36、软、硬两种手动操作方式，软手动与自动有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动 之间相互切换具有双向无平衡无扰动特性，提高之间相互切换具有双向无平衡无扰动特性，提高 了控制器的操作性能。这是因为在自动与软手动了控制器的操作性能。这是因为在自动与软手动 之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不 变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。 采用国际标准信号制，现场传输信号为采用国际标准信号制，现场传输信号为4 4 20mA20mA直流电流，控制室联络信号为直流电流，控制室联络信号为1 15V5V直流电压，直流电压

37、， 信号电流和电压的转换电阻为信号电流和电压的转换电阻为250250。由于电气零。由于电气零 点不是从零开始，因此容易识别断电、断线等故点不是从零开始，因此容易识别断电、断线等故 障。信号传输采用电流传送障。信号传输采用电流传送- -电压接受的并联方式，电压接受的并联方式， 即进出控制室的传输信号为直流电流信号（即进出控制室的传输信号为直流电流信号（4 4 20mA20mA），将此电流信号转换成直流电压信号后，），将此电流信号转换成直流电压信号后， 以并联形式传输给控制室各仪表。以并联形式传输给控制室各仪表。 1. 结构原理结构原理 输入输入 电路电路 PD 电路电路 PI 电路电路 输出输出

38、 电路电路 软手动电路软手动电路 硬手动电路硬手动电路 显示显示 电路电路 内给定内给定 电路电路 给定显示给定显示 外给定值外给定值 测量信号测量信号 输出信号输出信号 控制器的工作状态有控制器的工作状态有“自动自动”、“软手动软手动”、 “硬手动硬手动”及及“保持保持”四种。四种。 当控制器处于当控制器处于“自动自动”状态时，测量信号与状态时，测量信号与 设定信号通过输入电路进行比较，由比例微分电设定信号通过输入电路进行比较，由比例微分电 路、比例积分电路对其偏差进行路、比例积分电路对其偏差进行PDPD和和PIPI运算后，运算后， 再经过电路转换为再经过电路转换为4 420mA20mA直流

39、电流，作为控制器直流电流，作为控制器 的输出信号，去控制执行器。的输出信号，去控制执行器。 当控制器处于当控制器处于“保持保持”状态（即它的输出保状态（即它的输出保 持切换前瞬间的数值）时，若同时将控制器切换持切换前瞬间的数值）时，若同时将控制器切换 到到“软手动软手动”状态，输出可按快或慢两种速度线状态，输出可按快或慢两种速度线 性地增加或减小，以对工艺过程进行手动控制。性地增加或减小，以对工艺过程进行手动控制。 当控当控制器处于制器处于“硬手动硬手动”状态时，控制器的输出与手操电压状态时，控制器的输出与手操电压 成比例，即输出值与硬手动操作杆的位置一一对应。成比例，即输出值与硬手动操作杆的位置一一对应。 控制器还设有控制器还设有“正正”、“反反”作用开关供选择，以满足控制作用开关供选择，以