控制规律与控制器概要.ppt

第一节 控制规律 第八、九章 控制规律与控制器 控制器的作用 控制规律 控制器 集散控制系统及现场总线 小 结 几个概念： ２ 给定值：工艺上对被控变量的期望值。符号Sv ,Ps/Hs/Ts/Qs １ 被控变量：工艺需要控制的变量 4 偏差：给定值与测量值之差，符号用Dv或e表示， ３ 测量值：变送器的输出，测得的被控变量值。符号Pv ５ 操纵值：控制器的输出，执行器的输入。符号Mv 6 操纵变量：执行器的输出，被控对象的输入。通常为Q ７干扰：是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。 第一节 自动控制系统组成及分类 第一节 控制器的作用 若PvSv，正偏差； PvSv，负偏差。 无干扰即：Pv=Sv ，Dv=0，控制器输出不变(稳态)。 返回 控制点 ：当 控制点偏差 ：当 控制精度 ：当 第一节 控制器的作用 无干扰稳态时： 关心ΔMv应如何变化？而不是Mv 。 控制点偏差： 控制精度： △Mv =0，即控制器输出不变时，测量与给定的差值。 当△Mv =0时， ΔMv大小和方向由控制规律所决定。 返回 如何控制调节阀? 第一节 控制器的作用 控制规律所研究的内容： 当Pv≠Sv时，Mv相对于Mv0有一变化量△Mv，使执行器产生控制作用，Pv→Sv，即克服偏差。 以前的Dv 当前的Dv 今后的Dv(发展趋势,预测) 控制规律：自适应、预估 、模糊控制算法 、PID算法等。 最常用是PID算法，由基本控制规律组成。 P、PI、PD、PID，统称PID控制。 即：△Mv与Dv随时间变化的关系。 返回 第二节 控制规律 一、比例控制规律 定义：控制器的输出变化量与输入偏差 Dv成比例。 KP—比例增益； Kp↑→ ΔMv↑→ 控制作用↑ Dv↑→△Mv↑ KP有量纲，工程上将其转换成一个无量纲的量：比例度 PB 返回 当前的Dv 最简单的 决策是： 第二节 控制规律 比例度 PB： 对于变送器、控制器、执行器均采用标准信号4-20mA时： Mv变化范围 =Pv 变化范围 故： PB↑→ Kp↓→ 比例控制作用↓ 返回 第二节 控制规律 第二节 控制规律 特点： 1. KP↑(PB↓)→△Mv↑，即：比例控制作用越强。 2. △Mv只与当前的Dv有关，动作迅速，作用及时。 适用于滞后小，负荷变化小，对余差无要求的场合。 3. 稳定时 。但因Mv ≠ Mv0，ΔMv=KPDv， 则 Dv(∞)≠0， 即必然存在余差。 KP↑→余差C↓ 如：中间储罐或精馏塔塔釜液位等 。 返回 但KP过大，系统易发生震荡。 第二节 控制规律 二、积分与比例积分控制规律 （一）积分控制规律I TI —积分时间。 3. T I↑→积分作用↓， TI→∞，积分作用为零。 特点： 1. △Mv与Dv积分成比例，Dv存在，输出随时 间变化， 直到Dv=0，Mv稳定，故可消除余差。 2. 动作缓慢不及时，一般不单独采用。 定义：△Mv与偏差Dv存在时间成正比。 阶跃偏差作用下： 返回 比例作用只与当前时刻Dv有关，考虑到以前的Dv情况： 第二节 控制规律 （二）比例积分控制规律PI 阶跃偏差作用下： 积分时间：阶跃偏差作用下，积分作用输出达到比例作用 输出所用的时间。 返回 第二节 控制规律 1. P动作快，I消除余差。 特点： 　适用滞后小，负荷小，不允许有余差的场合。如：压力、 流量或不允许有余差的液位控制 。 3. TI↓→积分作用↑→系统稳定性↓。 2. Ti→∞时，积分作用趋于零，PI→P 。 容量滞后(对象特性中的时间常数T)：因物料或能量的传递需要通过一定的阻力所致。 返回 4. 加入积分作用后，积分存在滞后，所以对于温度、成分等容量滞后较大对象，采用PI控制过渡过程时间较长，最大偏差加大，虽最终可消除偏差，但控制质量较差。 第二节 控制规律 三、微分与比例微分控制规律 （一）微分控制规律D TD —微分时间； 返回 定义： △Mv与输入偏差Dv变化速度成正比。 P只与当前时刻Dv有关，I考虑到以前的Dv情况, 预测到以后的Dv发展变化趋势，提前控制： 第二节 控制规律 返回 第二节 控制规律 1. T D↑→微分作用↑ 3.对恒定偏差不起作用: Dv存在，但Dv=常数，dDv/dt=0， 则ΔMv =0，不能克服静偏差，有余差。 特点： 返回 2.根据Dv变化趋势