第二章简单控制系统2讲解.ppt

常规控制器的控制规律及其选择 PD控制器（比例微分控制器） 特点：由于引入微分作用，使系统具有超前控制功能，减小了动态偏差。 使用场合：适用于控制对象 较大的场合（尤其是简单控制系统）。 对系统各项性能指标的影响：只要微分时间设置得当，系统的动态品质、稳定性都会有所提高，过渡过程时间也会相应缩短。 对于滞后很小，测量信号有噪音或周期性干扰的系统，不能采用微分作用。 常规控制器的控制规律及其选择 PID控制器（比例积分微分控制器） 使用场合：适用于负荷变化和对象容量滞后都较大，时滞不太大，且控制质量要求又较高，被控变量变化缓慢的场合。 控制器正、反作用的确定 具体地讲，当测量值 增加，要求控制器输出相应增加时，应选正作用控制器，反之应选反作用控制器。 由于系统与仪表制造对偏差定义上的差别，所以在系统中选用正作用控制器时，对应的放大倍数 kc 符号应为负。若选反作用方式，对应的 kc应为正。 确定控制器作用方式的一般步骤： 1）从安全、介质特性、减少经济损失方面考虑，首先确定控制阀的气开、气关形式； 2）判断控制回路各环节的符号特性； 3）选配满足系统各环节符号乘积为”-“的控制器作用方式； 4）检验控制过程的正确性。 7系统的关联及其消除方法（自学） 原则：系统开环总放大倍数必须为负值（保证负反馈） 8 单回路系统投运和整定 控制器正反作用的确定 Gc(s) Gv(s) Go(s) Gm(s) R(s) E(s) Y(s) 根据：对象Go(s)、控制阀Gv(s)、 测量变送器Gm(s)的正反作用， 保证：总符号为负， 确定：控制器Gc(s)的符号。 控制系统中各环节的正、负符号作如下规定： 调节阀：气开式取“+” 气关式取“-”； 被控对象：若控制变量（通过控制阀的物料或能量）增加时， 被控参数随之增加取“+”；反之，则取“-”； 变送器：输出信号随被测量增加而增大，取“+”；反之取“-”； 调节器：测量输入增加，调节器输出增大（正作用）时取“+”；测量输入增加，调节器输出减小（反作用）时取“-” 。 调节器正反作用选择原则：整个单回路构成负反馈系统。 调节器符号（“+”或“－”）×执行器符号（“+” 或 “－”）×变送器符号（“+”或“－”）×被控过程符 号（“+”或“－”）=“－” 例1 加热炉温度控制系统 调节阀：气开式，取“+” ； 被控对象：控制变量（通过调节 阀的物料或能量）增加时，被控 参数随之增加，取“+”； 变送器：取“+”； 调节器符号（“+”或“－”）×执行器符号（“+” ）×变送器符号（“+” ）×被控过程符号（“+” ）=“－” 调节器符号为“－”，系统构成负反馈，即：调节器为反作用。 例2 液位控制系统 调节阀：气开式，取“+” ； 被控对象：控制变量（通过调节 阀的物料或能量）增加时，被控 参数随之减少，取“－”； 变送器：取“+”； 调节器符号（“+”或“－”）×执行器符号（“+” ）×变送器符号（“+” ）×被控过程符号（“－” ）=“－” 调节器符号为“＋”，系统构成负反馈，即：调节器为正作用作用。 一般，对于仪表控制器，都带有正反作用开关， 对于计算机控制，可以通过程序设置 8 单回路系统投运和整定 8.1 控制系统投运 ● 关键是自动和手动的切换 要求，必须保证是无扰动切换 手动：通过控制器，手动给出控制器的输出， 手动输出 自动：控制器根据偏差，自动计算给出控制 器的输出，自动输出 无扰动切换 手动时，自动输出跟踪手动输出 自动时，手动输出跟踪自动输出 8.1 控制系统投运 双向平衡无扰动切换 ● 电动III型、I系列、EK系列 ● 电动II型 一般，仪表控制器带有自动/手动切换开关，计算机控制时，也必须设置这样的开关 8.2 控制系统整定 目前基本控制器一般均为PID控制器（比例、积分、微分控制器） PID控制器整定，调节P、I、D参数，使得控制系统的控制性能指标达到满意。 一旦控制控制系统安装到位，控制系统的品质就取决于控制器的参数设置 ●整定的目的 对象特性、控制方案、干扰的形式和大小、 控制器参数整定 选择什么样的控制系统性能指标 常见的，如4：1衰减等，根据不同的实际情 况，有所不同。 ● 整定方法 两类：理论计算和工程整定方法 8.2 控制系统整定 ●理论整定方法 基于控制原理的计算方法（时域法、频域法、根轨迹法等） 例子： 已知一广义对象传递函数为： 采用纯比列控制器，过渡过程4:1衰减，求 ?。 ●工程整定方法 理论整定方法，必须要求已知各个环节的传递函数，对于一般的实际问题，难于