模拟控制器的原理.ppt

2.2. 模拟控制器 ( Analog Controllers ) 2.2.1.控制器的功能 控制器的作用是对测量信号与给定值相比较所产生的偏差进行PID运算，并输出控制信号至执行器 2.2.2.基本构成环节的特性 电阻R (a)?固定电阻 ? 电容C 1)比例环节 2) 积分环节 3) 微分环节 2.2.3.DDZ―Ⅲ型电动调节器 DDZ―Ⅲ型调节器有两种：全刻度指示调节器和偏差指示调节器，它们的结构和线路相同，仅指示电路有些差异。这两种基型调节器均具有一般调节器应具有的对偏差进行PID运算、偏差指示、正反作用切换、内外给定切换、产生内给定信号、手动/自动双向切换和阀位显示等功能。 在基型调节器的基础上，可附加某些单元，如输入报警、偏差报警、输出限幅单元等。也可构成各种特种调节器，如抗积分饱和调节器、前馈调节器、输出跟踪调节器、非线性调节器等以及构成与工业计算机联用的调节器，如SPC系统用调节器和DDC备用调节器。 基型调节器的构成 基型调节器的构成方框图 基型调节器的电路分析－输入电路 输入电路是偏差差动电平移动电路，它的作用 ：一是偏差检测与放大；二是电平移动 。 共模输入电压UC： a) 输出信号Uo1 仅与测量信号Ui和给定信号Us差值成正比，比例系数为-2，而与导线电阻上的压降Ucm1和Ucm2无关。 b) 把以零伏为基准的、变化范围为1～5V的输入信号，转换成以UB (10V)为基准的、变化范围为0～±8V的偏差输出信号U01。 (2) 比例微分电路 作用: 是对输入电路的输出信号V01进行比例微分运算，整机的比例度和微分时间通过本电路进行调整。 同相端输入运放电路的传递函数为： 比例积分电路 比例积分电路的主要作用是对来自比例微分电路的电压信号U02进行比例积分运算 比例积分电路实际的输出输入关系 比例积分电路 比例积分电路的调节器的调节系统仍然存在静差。 (4) 整机传递函数 干扰系数F反映调节器参数(主要是KP、TI、TD) 互相影响的一个参数。 调节器的PID运算电路是由PD电路和PI电路串联构成。 a) KP、TI、TD三个参数相互干扰的结果，使实际比例增益增大（即实际比例度减小），实际积分时间增长、实际微分时间缩短。 b) 相互干扰系数F是一个大于1的数，其大小与积分时间和微分时间的大小有关。 相互干扰系数F的表达式取决于调节器的结构。 PID电路阶跃输入信号的表达式 输出电路 输出电路的作用是将比例积分电路输出的以UB为基准的1~5VDC电压信号U03转换为流过负载RL（一端接地）的4~20mADC输出电流I0  手操电路的作用是实现手动操作:软手操与硬手操 软手操电路 作用 ：a) 使电容CI两端的电压恒等于U02 ； b) 使A3处于保持工作状态 硬手操电路 作用： 自动与手动操作之间的切换 指示电路 力矩平衡式PI调节器方框图 二是由RH、RF和IC3组成了一个比例电路 一是使CI两端的电压恒等于V02； 因为 RF==RH=30kΩ 所以 U03=–UH 自动(A)→软手动(M) 硬手动(H) → 软手动(M) A3处于保持工作状态，U03保持不变 软手动→自动 硬手动→ 自动 UCI=U02 ，UF3=0，电容没有充放电现象 自动→硬手动 软手动→硬手动 须进行预平衡操作 为无平衡无扰动切换 为无平衡无扰动切换 R25= R26= R27= R28 U0 = Ui I0= I0 +If 力矩平衡式PI调节器原理图 气动调节器(Pneumatic controller) * —控制仪表和计算机控制装置— 广东石油化工学院自动化系 上页 下页 目 录 控制器的功能 基本构成环节的特性 电动调节