过程控制仪表及装置讲义.ppt

§4.1 概 述 §4.2 执行器 §4.3 PID调节器 §4.4 数字PID控制算法;如控制系统：;供应基地式气动液位 指示调节仪;根据动力能源形式的不同，分三大类：;信号：;§4.2 执行器;一、气动执行器;工作原理：阀杆的受力平衡;2 调节机构（调节阀）;直行程电动套筒调节阀;b 流通能力C;c 阀的气开、气关方式;气开、气关方式的选择原则：;d 调节阀的流量特性;⑴ 理想流量特性;特点：阀芯位移变化量相同，则流量变化量也相同； 但相对流量的变化率却不同。;[说明]：直线流量特性调节阀在小开度工作时，其相对流量的变化率太大，控制作用太强，易引起超调，产生振荡；而在大开度工作时，相对流量的变化率较小，控制作用太弱，造成控制作用不够及时。（P117）;对上式求积分，并代入边界条件得：;[说明]：对数（等百分比）流量特性调节阀在小开度时 小，控制缓和平稳；在大开度时 大，控制及时有效。（P118）;④ 快开流量特性 ;⑵ 工作流量特性;理想流量特性。;在实际使用中，一般希望S不低于0.3?0.5。;② 并联管道时的工作流量特性;并联管道时直线阀与对数阀的工作特性见下图。;⑵ 调节阀流量特性的选择;二、电动执行器;§4.3 PID调节器;PID控制的优点：;1、比例调节器;2、比例积分调节器;3、比例微分调节器;4、比例积分微分调节器;二、调节器控制规律的选择;选择控制规律的经验法（参见P169）; 用软件来实现PID控制算法非常简单； 进行逻辑运算或算法改进非常灵活； 运行可靠，运算精度高。;1、位置式PID控制算法;2、增量式PID控制算法;目前许多控制系统采用步进电机去控制执行机构：;二、PID算法的改进;积分饱和现象： 当系统存在一个方向的偏差，PID调节器的输出由于积分作用的不断积累而加大，从而导致执行机构达到极限位置 （如阀门开度达到最大），若调节器输出 继续增大，阀门开度不可能再增大。此时计算机输出控制量超出了正常运行范围进入了饱和区。;过限削弱积分法：; 在离散PID算法中，将矩形积分改为梯形积分，以提高积分项的运算精度，减小余差。;2、微分算法的改进; 不完全微分PID算法的微分作用能够均匀输出???避免了系统的振荡。;（2）输入滤波