化工仪表及自动化(第四章).ppt

第四节 微分控制 三、比例微分控制系统的过渡过程 当比例作用和微分作用结合时,构成比例微分控制规律 （9-27） 比例微分控制器的输出Δp等于比例作用的输出ΔpP与微分作用的输出ΔpD之和。改变比例度δ(或KC)和微分时间 TD分别可以改变比例作用的强弱和微分作用的强弱。 说明： 30 第四节 微分控制 图9-19 微分时间对过 渡过程的影响 微分作用具有抑制振荡的效果，可以提高系统的稳定性,减少被控变量的波动幅度,并降低余差。 微分作用也不能加得过大。 微分控制具有“超前”控制作用。 31 第四节 微分控制 四、比例积分微分控制 同时具有比例、积分、微分三种控制作用的控制器称为比例积分微分控制器。 （9-28） 32 第四节 微分控制 图9-20 PID控制器输出特性 比例度δ、积分时间 TI和微分时间 TD。 三个可调参数 适用场合 对象滞后较大、负荷变化较快、不允许有余差的情况。 控制规律 比例控制、积分控制、微分控制。 33 例题分析 1.目前,在化工生产过程中的自动控制系统,常用控制器的控制规律有位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。试综述它们的特点及使用场合。 解：列表分析如下: （a） （b） （c） （d） 34 控制规律 输入e与输出p(或Δp)的关系式 阶跃作用下的响应（阶跃幅值为A） 优缺点 适用场合 位式 P=pmax(e0) P=pmin(e0) 结构简单 ;价格便宜 ;控制质量不高 ;被控变量会振荡 对象容量大 ,负荷变化小 ,控制质量要求不高 ,允许等幅振荡 比例（P） Δp=KCe (a)图 结构简单 ;控制及时 ;参数整定方便 ;控制结果有余差 对象容量大 ,负荷变化不大、纯滞后小 ,允许有余差存在 ,例如一些塔釜液位、贮槽液位、冷凝器液位和次要的蒸汽压力控制系统等 比例积分PI 式(9-11) (b)图 能消除余差 ;积分作用控制缓慢 ;会使系统稳定性变差 对象滞后较大 ,负荷变化较大 ,但变化缓慢 ,要求控制结果无余差。此种规律广泛应用于压力、流量、液位和那些没有大的时间滞后的具体对象 35 控制规律 输入e与输出p(或Δp)的关系式 阶跃作用下的响应（阶跃幅值为A） 优缺点 适用场合 比例微分PD 式(9-27) (c)图 响应快、偏差小、能增加系统稳定性;有超前控制作用,可以克服对象的惯性;控制结果有余差 对象滞后大,负荷变化不大,被控变量变化不频繁,控制结果允许有余差存在 比例积分微分PID 式(9-28) (d)图 控制质量高;无余差;参数整定较麻烦 对象滞后大;负荷变化较大,但不甚频繁;对控制质量要求高。例如精馏塔、反应器、加热炉等温度控制系统及某些成分控制系统 36 例题分析 (9-11) （9-27） （9-28） 37 例题分析 2.对一台比例积分控制器作开环试验。已知KC=2，TI= 0.5min。若输入偏差如图9-21所示,试画出该控制器的输出信号变化曲线。 图9-21 输入偏差信号变化曲线 38 例题分析 解：对于PI控制器,其输入输出的关系式为 将输出分为比例和积分两部分,分别画出后再叠加就得到PI控制器的输出波形。比例部分的输出为 当KC = 2时,输出波形如图9-22(a)所示。 积分部分的输出为 39 例题分析 图9-22 输出曲线图 当KC = 2 , TI = 0. 5min时 在t=0～1min期间,由于e=0 ,故输出为0。在t=1～3min期间,由于e=1,所以t=3min时,其输出 在t=3～4min期间,由于e=-2,故t=4min时,其积分总输出 故ΔpI输出波形如图9-22 (b)所示。 将图9-22(a)、(b)曲线叠加,便可得到PI控制器的输出,如图9-22 (c)所示。 40 化工仪表及自动化 基本控制规律 位式控制 双位控制 具有中间区的双位控制 多位控制 比例控制 比例控制规律及其特点 比例度及其对控制过程的影响 1 目录： 积分控制 积分控制规律及其特点 比例积分控制规律与积分时间 积分时间对系统过渡过程的影响 微分控制 微分控制规律及其特点 实际的微分控制规律及微分时间 比例微分控制系统的过渡过程 比例积分微分控制 概论 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。 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。 在研究控制器的控制规律时 概论 控制器的基本控制规律 位式控制（其中以双位控制比较常用） 比例控制（P）