HG第五章自动控制仪表-位图分析

第五章自动把握仪表根本要求：把握各种根本把握规律及其特点。生疏比例度、积分时间、微分时间对把握系统的影响。了解DDZ-Ⅲ型把握器的特点和根本组成。1第一节

概述1.作用：回忆把握器作用

被控对象

测量变送把握器执行器被控变量设定值扰动22.进展基地式仪表一般与检测装置、显示装置一起组装在一个整体之内；同时具有检测、把握与显示的功能；构造简洁、价格低廉、使用便利，通用性差，信号不易传递；一般应用于简洁把握系统中。单元组合式仪表中把握单元按各组成环节的不同功能和使用要求，将整套仪表分为假设干单元，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选择需要的单元加以组合，其特点是应用灵敏，通用性强，使用维护便利，特殊适用于中、小企业的过程把握系统；计算机把握系统以计算机为中心把握单元，以测试仪表、执行机构等单元为外围设备的系统。3其次节根本把握规律及其对把握过程的影响把握规律是指把握器的输出信号与输入信号之间的关系，即输出p与输入e之间的函数关系。p=f(e)=f(z-x)根本把握规律：位式、P、I、D或PID的组合4一、位式把握52、具有中间区的双位把握过程ptytyHyL63、品质指标等3、品质指标：振幅：yH-yL周期：T4、特点：构造简洁、本钱较低、易于实现，应用普遍。5、适用场合把握质量不高、适于位式把握。7二、比例把握P定义：输出p与输入e成比例关系，即：

p=KpeKp-比例增益例：特点：Kp可调；无时间因子，变化快速、准时；存在余差〔e≠0〕。83、比例度〔带〕定义：把握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。公式：具体意义：使把握器的输出变化满刻度时(也就是把握阀从全关到全开或相反)，相应的仪表测量值变化占仪表测量范围的百分数。9比例度10练习例：某DDZ-Ⅱ型比例作用把握器，温度刻度范围为400~800℃、把握器输出工作范围是0~10mA。当指示指针从600℃移到700℃，此时把握器相应的输出从4mA变为9mA，其比例度的值为多少？114、比例度对过渡过程的影响δ越大，比例把握作用越弱，δ越小，比例把握作用越强。比例度的选择原则:假设对象的滞后较小，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外形较好。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。12三、积分把握I1、定义：积分把握作用的输出变化量p与输入偏差e的积分成正比。比例积分把握TI—积分时间；KI:积分速度133、积分时间对过渡过程的影响左图表示在同样比例度下积分时间对过渡过程的影响。由图中曲线３可以看出，TI过大时积分作用不明显，余差消退地也慢，从图中曲线１、２可以看出，TI较小时易于消退余差，但系统的振荡加剧。相比之下，曲线２就比较抱负。积分作用可以消退余差。14四、微分把握D1.定义：输出信号与偏差信号的变化速度成正比，即：et0tt0∞tP在阶跃信号输入的瞬间，把握器的输出为无穷大，其余时间输出为零。TD—把握器的微分时间；152.比例微分把握PDtetp抱负PD把握器的阶跃响应曲线实际的PD把握器的阶跃响应曲线ettp163、微分时间对过渡过程的影响PD把握优点：能提高系统的响应速度，同时改善过程的动态品质，抑制过渡过程的最大动态偏差，有助于提高系统的稳定性。PD把握缺乏之处：一般只适应于时间常数较大或多容过程的调整把握，而不适用于流量、压力等一些变化猛烈的过程。其次，当微分作用太强时会导致系统中的把握阀频繁开启，简洁造成系统振荡。PD把握一般总是以比例动作为主，微分动作为辅。17五、比例积分微分把握规律PIDPID阶跃响应特性曲线

PID把握规律吸取了比例把握的快速反响功能、积分把握的消退余差功能和微分把握的猜测功能，从把握效果看，是比较抱负的一种把握规律。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。PID三作用把握器虽然性能效果比较抱负，但并非任何状况下都可承受PID三作用把握器。由于PID三作用把握器需要整定比例度、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量都整定到最正确值。18几种调整方法的比较19例：一台具有比例积分把握规律的DDZ-Ⅱ型把握器，其比例度为80％，积分时间TI为1min。稳态时，输出为6mA。某瞬间，输入偏差突然增加了0.3mA，问其输出为多少?经过3min后，其输出将为多少?解：比例度为80％，故比例放大系数Kp＝1/＝1.25,输入变化了0.3mA，输出在比例作用下将变化0.3×1.25＝0.375mA,假定把握器为正作用式的，输出将在6mA的根底上增加0.375mA、故为6.375mA。由于积分时间为1min，故在积分作用下，每经过1min，输出将增加0.375mA。经过了3min后，在积分作用下，输出将增加的数值为3×0.375＝1.125mA。所以，在经过3min后，由于比例作用与积分作用共同作用的结果，使输出共增加了0.375+1.125＝1.5mA。由于稳态时为6mA，故经过3min后，输出将变为7.5mA(假设是反作用式把握器，输出将变为4.5mA)。20第三节模拟式把握器信号形式：连续的模拟信号一、根本构成比较环节将测量值与设定值进展比较〔电流、电压、气压相减〕，产生偏差信号。放大器将偏差信号、反响信号、载波信号叠加后进展放大。反响环节将输出信号通过确定的运算关系反响到放大器的输入端，以实现比例、积分、微分等把握规律。21一、根本构成给定信号比较环节测量信号偏差放大器输出信号反馈环节-22二、气动把握器QDZ20~100KPa工作原理：力平衡和力矩平衡特点：构造简洁、价格廉价缺点：信号传送慢、滞后大，不易与计算机联用气动单元组合仪表是以0.14MPa压缩空气为能源,各单元之间以统一的0.02～0.1MPa气压标准信号相联系,整套仪表的精度一般为1.0级。23三、DDZ—Ⅲ电动把握器1.仪表的特点承受国际电工委员会〔IEC〕推举的统一标准信号：4~20mADC或1~5VDC，信号电流与电压的转换电阻为250。电气零点不是从零开头，且不与机械零点重合，简洁识别断电、断线等故障。高度集成化，牢靠性高，修理量少。全系统统一承受24VDC电源供电，单元仪表无须单独设置电源。功能齐全，构造合理。具有本安〔本质安全〕性能。DDZ-Ⅰ型——电子管器件为主要器件DDZ-Ⅱ型——晶体管等分立元件为主要器件DDZ-Ⅲ型——线性集成电路作为核心器件242.根本功能把握功能自动把握：针对偏差，按PID规律自动调整输出。手动把握：由人工直接设定输出值——遥控执行器。软手动：输出随时间按确定的速度增加或减小。硬手动：瞬间直接转变输出值。显示功能输入显示、设定值显示、手动给定显示、输出显示、〔输出〕限位报警。调整功能给定输入调整：把握参数整定：25无干扰切换在不同的把握方式相互切换过程中，输出参数和系统状态不发生突变。无干扰切换的实现：在切换前，调整手动输出参数或设定值，使输出值与自动输出值保持全都。263.构造原理274.外形构造炉温把握仪表整体为长方体，伸入把握箱〔盘〕内部PID参数设定位于仪表内部，拉开整个仪表，可用螺丝刀调整变阻器。284.外形构造图5-18DTL-3110型调节器正面图1—自动-软手动-硬手动切换开关；2—双针垂直指示器；3—内给定设定轮；4—输出指示器；5—硬手动操作杆；6—软手动操作板键；7—外给定指示灯；8—阀位指示器；9—输出记录指示；10—位号牌；11—输入检测插孔；12—手动输出插孔29四、数字式把握器通过A/D，D/A转换，可以实现模拟量与数字量之间的相互转化。数字量把握器的根本构造原理为：A/DAIODIOI/O模拟量信号数字量信号CPU