热工控制系统-第三章PPT课件

1、2021/7/241第三章第三章 控制仪表及调节器的控制规律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2021/7/242第一节 控制仪表知识点一：知识点一：DDZ仪表的发展历程仪表的发展历程电电(D)动动(D)单元组单元组(Z)合仪表可以分为三个阶段：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； 010mA DC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。2021/7/243知识点一：知识点一：DDZ仪表的发展历程仪表的发展历程3、DDZ型系列七八十年代；线性集成电路；420mA DC(

2、或15V DC) ；24V DC电源的集中统一供电2、DDZ型系列六七十年代晶体管010mA DC统一标准信号；标准化、系列化和通用化2021/7/244 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无扰切换手动手动/自动信号跟踪自动信号跟踪2021/7/245知识点三：知识点三：SAMA（Scientific Apparatus Makers Association）组态组态 测量或信号读出功能测量或信号读出功能 自动信号处理，一般表示机

3、架上安装组件的功能自动信号处理，一般表示机架上安装组件的功能 手动信号处理，一般表示在仪表盘上安装仪表的功能手动信号处理，一般表示在仪表盘上安装仪表的功能 执行机构执行机构 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2021/7/246知识点三：知识点三：SAMA组态组态 KT 给定测量例例1. 调节组件调节组件2021/7/247知识点三：知识点三：SAMA组态组态 例例2.显示操作器显示操作器TA给定值测量值输出值输出值显示输出值显示手动输出驱动信号手动输出驱动信号手自动切换手自动切换调整给定值调整给定值指示给定值指示给定值指示测量值指

4、示测量值2021/7/248例例3.典型的控制回路典型的控制回路2021/7/249例例3.典型的控制回路典型的控制回路2021/7/2410例例3.典型的控制回路典型的控制回路注注:正反作用INC / DEC2021/7/2411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:常用的调节器按其控制规律可分为：2021/7/2412一、基本调节作用 pK e1. 1. 比例作用比例作用 (P(P作用作用) )动态方程式：传递函数为： ( )ppsWsKE s比例作用的比例系数特点为：（1 1）无惯性、无迟延、动作快）无惯性、无迟延、动作快, ,而且调节动作的方向正确而且调节动作的方

5、向正确, , 在在控制系统中是促使控制过程稳定的因素；控制系统中是促使控制过程稳定的因素；（2 2）有差作用）有差作用2021/7/2413一、基本调节作用 0tIKedt2. 2. 积分作用积分作用(I(I作用作用) )动态方程式：传递函数为：积分速度特点为：（1 1）控制过程结束时控制过程结束时,被调量与其给定值之间没有稳态偏差被调量与其给定值之间没有稳态偏差 (无差调节无差调节)；（2 2）积分作用在控制系统中是使控制过程振荡的因素积分作用在控制系统中是使控制过程振荡的因素,很少单很少单独使用独使用 ( )IIsKW sE ss2021/7/2414一、基本调节作用 ddeKdt3. 3

6、. 微分作用微分作用(D(D作用作用) )动态方程式：传递函数为：微分作用的比例系数特点为：（1 1）微分作用具有超前调节的特点）微分作用具有超前调节的特点 （2 2）能提高控制过程的稳定性）能提高控制过程的稳定性 （3 3）不能单独使用不能单独使用 ( )ddsWsK sE s2021/7/2415一、基本调节作用 总结总结: :l 比例作用能单独地执行调节任务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并能使控制过程趋于稳定,但使被调量产生静态偏差。但使被调量产生静态偏差。l 积分作用只有极少的情况积分作用只有极少的情况(对象自平衡能力大对象自平衡能力大,惯性和迟延很惯性和迟延很小

7、等小等)才能单独应用才能单独应用,会使控制过程变成振荡甚至不稳定会使控制过程变成振荡甚至不稳定 , 但能但能使被调量元静态偏差。使被调量元静态偏差。l 微分作用不能单独使用微分作用不能单独使用,但能提高控制系统的稳定性但能提高控制系统的稳定性,有效地有效地减少被调量的动态偏差减少被调量的动态偏差.2021/7/2416二、调节器的控制规律 1. 1. 比例比例(P)(P)调节器调节器 1( )ppsW sKE s传递函数为传递函数为:2021/7/2417二、调节器的控制规律 00011()()tttIpIppiKKKedtKeedteedtKT2. 2. 比例积分比例积分(PI)(PI)调节

8、器调节器动态方程为动态方程为传递函数为传递函数为: 11( )(1)PIisWsEsT s2021/7/2418二、调节器的控制规律 2. 2. 比例积分比例积分(PI)(PI)调节器调节器PI 调节器的阶跃响应曲线0ett0e0iT0e0e2021/7/2419二、调节器的控制规律 1()()dpdpdpKdededeK e KK ee TdtK dtdt3. 3. 比例微分比例微分(PD)(PD)调节器调节器动态方程为动态方程为传递函数为传递函数为: 1( )(1)PddsWsT sE s 微分时间越长微分时间越长 , 表示微分作用越强表示微分作用越强;比例带比例带不但影响比例作用的强弱而

9、且也影响微分作用不但影响比例作用的强弱而且也影响微分作用的强弱的强弱2021/7/2420二、调节器的控制规律 3. 3. 比例微分比例微分(PD)(PD)调节器调节器阶跃响应曲线阶跃响应曲线: :(b)0e 0e0dTe0daT0dTe0dT21dT(a)d ed t 斜坡响应曲线斜坡响应曲线: :导前时间导前时间2021/7/2421二、调节器的控制规律 1()DdddeTeTdtdt3. 3. 比例微分比例微分(PD)(PD)调节器调节器实际比例微分调节器的动态方程式为实际比例微分调节器的动态方程式为: :传递函数为传递函数为: : 11( )(1)1PDdDsWsT sE sTs2021/7/2422二、调节器的控制规律 3. 3. 比例微分比例微分(PD)(PD)调节器调节器0e0ett0e001DKedT0.632(1)PK0e0ett0e02021/7/2423二、调节器的控制规律 理想理想PID调节器调节器实际实际PID调节器调节器4. 4. 比例比例积分微分积分微分(PID)(PID)调节器调节器011()tdideeedtTTdt 11( )(1)PIDdisWsT sE sTs011()tDdiddeTeedt TdtTdt 111( )(1)1PIDddi