模拟式控制器

1、控制修正器和装置、第一章模拟式控制器、第一章模拟式控制器、第一节控制器的运算规则和构成方式第二节基础型控制器第三节特殊控制器和附加单元、模拟式控制器、控制器将发射器的测量值与规定值进行比较图1-1单电路控制系统的框图、控制器的运算规则和构成方式、一、概括、基本运算规则有比例(p )、积分(I )和微分(d )三种，各控制器的运算规则都是这些基本运算规则的组合。 二、PID控制器的运算规则、PID运算规则的表现形式、1 .理想PID控制器、微分方程式表现、传递函数表现、比例增益、积分时间、微分时间、2 .实际PID控制器、f控制器变量之间的考虑了相互干扰系数的实际的微分时间、微分增益、积分增益将

2、具有比例控制规则的控制器称为p控制器，在其输出信号与输入偏差(在一定值不变化的情况下，偏差为被控制变量的测定值的变化量)之间存在比例关系。 表示在p运算规则或实际调节器中使用比例度(或也称为比例带)的比例作用的强弱。 与Kp成反比。 越小，Kp越大，比例作用越强。 比例度、图1-2 P控制器的阶跃响应特性、p控制特性、p控制的特征：反应快、控制即时，但在系统中存在自适应差。 比例度和系统稳定性的关系：越小，系统控制越强，但不一定越小越好。 如果缩小的话，系统的稳定性变差，容易发生振动。 p控制器一般用于噪声小、有侑差的系统。 具有PI运算规则、比例积分控制规则的控制器称为PI控制器。 当PID

3、控制器处于导数时间TD0时，该控制器指示PI控制特性。 理想的PI控制器的特性，或积分作用消除侑差。 只要存在偏差，积分作用的输出就会随着时间变化，控制器的输出在偏差消除之前是不稳定的。 积分作用并非单独，而是与比例作用组合构成PI控制器。 积分输出随着时间的经过逐渐增大，因此控制作用慢，控制来不及，系统的稳定裕度降低。 图1-3理想PI控制器的阶跃响应特性和阶跃响应特性可以表示为比例作用输出和积分作用输出的和。 其中，理想的PI控制器的输出随着阶梯偏差信号而时间变化的式子是比例作用输出、积分作用输出与比例作用输出相等时，即积分作用的输出值与比例作用的输出值相等为止的时间为积分时间。 积分时间

4、TI的意思是TI越短，积分速度越快，积分作用越强。积分时间TI的测量、实际PI控制器的特性、实际PI控制器的传递函数，以及由于阶跃响应信号，实际PI控制器的输出分别是、阶跃响应特性、t、0、t、0、y、阶跃响应的初始值定理和结束值定理是： 响应曲线的初始值和最终值是实际PI输出根据积分增益KI、阶跃偏差信号而变化的最终值(偏差小，假设输出值达到控制器的输出极限值)与初始值(比例输出值)之比，在积分增益KI无限大时，实际PI控制器能够证明的实际PI另外，当控制器的输出稳定在某个值时，在测量值和预定值之间存在的偏差通常被称为控制点偏差。 如果控制器的输出变为满刻度，则控制点的偏差变为最大，该值可以

5、表示控制点的最大偏差的相对变化值为控制器的控制精度() 考虑到控制器的输入信号(偏差)和输出信号的变化范围相等，则控制精度表示控制精度是控制器的重要指标，该控制器消除多馀的差的能力。 KI (或k )越大，控制精度越高，控制器消除佟差的能力也越强。 具有PD运算规则、理想PD控制器的特性或者比例微分控制规则的控制器被称为PD控制器。 PID控制器对时间TI进行积分后，控制器显示PD控制特性。 微分作用根据偏差变化速度进行控制，称为超前控制。 对于诸如温度、分量等的控制系统，常常引入微分作用以改善控制过程的动态特性。 但是，偏差一定时，微分作用输出为零，因此微分作用也不能单独使用。 图1-5理想

6、PD控制器的斜坡响应特性、斜坡响应特性、t、0、t、0、y、可以表示为比例作用输出和导数作用输出的和。 但是，在偏差等速上升的斜坡信号时，理想的PD控制器是比例作用输出、微分作用输出、=at，达到相同的输出值时，微分作用比单纯比例作用快的时间是微分时间TD。 另外，由于阶跃偏差信号，实际的PD控制器的特性、实际的PD控制器的传递函数，实际的PD控制器的输出通过阶跃响应特性、讨论：1.微分部分的式子、2 .实际的PD阶跃响应的初始值和结束值、微分增益KD、KD越大则微分根据阶梯偏差信号实际的PD输出变化的初始值和最终值(即比例输出值)之比：根据阶梯偏差信号实际的PD控制器的输出从最大值下降微分输

7、出幅度的63.2%的经过时间，即微分时间常数TD/KD。 该时间常数乘以微分增益KD为微分时间TD。 PID运算规则，理想和实际PID控制器的传递函数，当偏差是阶跃信号时，实际PID控制器的输出是阶跃响应特性，三、PID控制器的结构，控制器对输入信号和规定信号的偏差进行PID运算，所以应该包括偏差检测和PID运算两个电路。 偏差检测电路通常被称为输入电路。 因为偏差信号一般采用电压形式，所以输入信号和规定信号在输入电路内以电压形式进行比较。 输入电路还必须包括内外规定电路的切换开关、正、反作用切换开关和偏差指示(或输入、规定的个别指示)等部分。 PID运算电路是实现控制器运算规则的重要部分。P

8、ID运算电路的构成方式、(a )、(b )、(d )、(c )、基础控制器对来自发射机的15V直流电压信号与规定值进行比较所产生的偏差进行PID运算，输出420mA的控制信号。 基本型控制器分为全比例显示控制器和偏差显示控制器2种。 配置：由控制单元和指示单元组成。 在基极型控制器中增设附加电路后，可构成积分饱和防止控制器、前馈控制器、输出跟踪控制器等特殊控制器。 另外，附加了具有警报、限位等功能的单元，基本型控制器，一、概要、DDZ-调节器，图1-10基本型控制器框图，图1-11输入电路原理图，输入电路是由IC1等构成的偏差差动电平移动电路。 二、输入电路、作用：偏差检测、电平移位、输入电路

9、采用偏差差动输入方式，消除集中供电导入的误差。 电平移动的目的是在允许出厂动作的共模输入电压范围内。图1-12集中供电是在通常的差动运算电路中引入误差的原理图，电路分析：输出信号Uo1仅与测量信号Ui和规定的信号Us的差成比例，比例系数为-2，与引线上的压力Ucm1和Ucm2无关。由于IC1的输入端子的电压UT、UF在运算放大器的共模输入电压的允许范围(222V )内，因此电路正常动作。 将以零伏为基准的变化范围为v的输入信号转换为以10V为基准的变化范围为8V的偏差输出信号Uo1，结论：三、PD电路构成无源比例微分网络比例运算放大器，具有对输入电路输出的电压信号Uo1进行PD运算的作用，是图

10、1-的电路的等效电路图， 实际发货只能实现实际的PI运算，实际上，的差动模式电压增益不是无限大而是有限值。 从反相端子电流关系来看：从实际增益关系来看：两者可以省略后，可以简化：和，有：结论由：实际出厂构成的PI电路只能实现实际PI运算规则，只能实现积分饱和现象，2 )积分饱和的发生原因和危害，3 )解决方法：输出达到界限值在不考虑放大器漂移、积分电容器漏电等的情况下，U02 UF、U03、t、t、等待时间、U02 UF、U03、五、PID电路传递函数控制器的调节精度由图1-20输出电路、六、输出电路、PID电路输出， 将UB基准的15v直流电压信号变换为420mA的电流信号、线路分析、七、手的作用：使电容器CI的两端电压等于U02，使IC3为保持