第四章过程控制仪表林德杰解析.ppt

4.3 模拟调节器 DDZ一III型PID基型调节器有两个品种，即全刻度指示调节器和偏差指示调节器。它们的电路结构基本相同，仅指示电路有差异。这里仅介绍全刻度指示调节器。 问题 1. PD电路中无源比例微分电路和比例运算放大器A2分别的主要功能是什么？ 2.微分作用的切除与介入之间的切换是无扰动的吗？如果是，通过什么实现的？ 3.理解PI电路的输出是P与I的叠加关系，并掌握Ti的测定方法。 4.理解输出电路的主要功能——电平移动功能的电压—电流转换器 5.理解手动操作电路的意义；软、硬手动操作电路的区别；无平衡无扰动切换。 当 为阶跃作用时，利用拉氏变换，可求得 随时间变化的数学表达式 ： 当输入为阶跃作用时，利用拉氏反变换可得的时间函数表达式 四、 整机的PID传递函数 调节器的输入电路、PD运算电路和PI运算电路，这三个环节决 定了整机的传递函数，如图4-10。 改进型调节器 随着生产过程的复杂化和严格要求，出现各种复杂 的调节系统，而采用基型调节器往往达不到生产过程所 要求的控制指标。因此要求调节器的功能在基型调节器 基础上进一步扩大。实现方法是在基型调节器内部增加 各种附加单元，以改善其性能。 4.3.2 积分饱和问题 4.3.2 积分饱和问题 积分饱和现象 4.3.2 积分饱和问题 （1）积分饱和及其带来的危害 4.3.2 积分饱和问题 ①限制PI调节器的输出 uPI设定限值时， uPI=umax 结果：这样有可能在正常操作中不能消除系统的余差 ②积分分离法 e设定限值时，改用纯P调节 结果：既不会积分饱和又能在小偏差时利用积分作用消除偏差 ③遇限削弱积分法 uPI设定限值时，只累加负偏差，反之亦然 结果：可避免控制量长时间停留在饱和区 调节过程： 二、微分先行PID调节器 三、比例微分先行PID调节器 四、非线线PID调节器 调节原理： 4.3 数字式调节器 一、数字式调节器控制规律的实现 1.完全微分PID算法 2. 不完全微分PID算法 3. 抗积分饱和算法 4. 数字式非线性控制 二、数字式调节器的组成 三、专家自整定调节器 四、虚拟调节仪表 4.4 执行器 4.4.1 概述 作用： 接受调节器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移来改变调节阀的流通面积，以控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。 分类： 根据使用能源不同，执行器可分为三大类： 1）气动执行器： 以压缩空气为能源,输入信号为20~100KPa 优点：结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便、防火防爆等 在过程控制中获得最广泛的应用。 2）电动执行器： 以电为能源,输入信号为0~10mA·DC(DDZ-II型)或 4~20mA·DC(DDZ-III型) 优点：能源取用方便、信号传输速度快、损失小、便于远传。 缺点：结构复杂、价格贵、推力较小，只适用于防爆要求不 高及缺乏气源的场所。 3）液动执行器： 以高压液体为能源。 推力最大，但安装、维护麻烦，目前使用不多。 4.4.3 气动执行机构 4.4.3 气动执行机构 3.气动执行机构作用形式： 正作用：当来自控制器或 阀门定位器的压力信号增 加时，推杆向下移动时称 正作用。 反作用：当输入气压信号增加时，推杆向上移动时称反作用。 4.4.3 气动执行机构 4.气动调节阀的结构与分类 5. 调节阀的正反作用 6.调节阀的选择 （1）调节阀的尺寸选择 调节阀的尺寸通常用公称直径Dg和阀座直径dg表示，选择其大小的主要依据是流通能力C。 流通能力C定义： 调节阀全开，阀前后压差为0.1MPa，流体重度为1g/cm3时，每小时通过阀门的流体流量 m3 或 kg。 （2）调节阀气开、气关形式的选择 气开式：即当气压信号P0.02MPa时，阀由关闭状态逐渐打开； 气关式：即气压信号P0.02MPa时,阀由全开状态逐渐关闭。 （信号压力范围0.02~0.1MPa) 由于执行机构有正、反两种作用形式，调节阀也有正装和反装两种形式。所以，实现气动调节阀的气开、气关时，有四种组合方式，如图4-35和表4-3所示。 调节阀气开、气关的选择原则： 主要从工艺生产的安全和节约能源来考虑——当发生断电或其他事故引起信号压力中断时,调节阀的开闭状态应避免损坏设备和伤害操作人员。 例如： 一般蒸汽加热器选用气开式，一旦气源中断，阀门处于全关状态，停止加热，使设备不致因温度过高而发生事故或危险。 锅炉进水的调节阀则选用气关式，当气源中断时，仍有水进入锅炉，不