2过程控制仪表与装置教程.pptx

2.1 概述 2.2 控制器 2.3 变送器 2.4 执行器 ; 控制仪表包括调节器(控制器)、变送器、执行器等装置， 它的发展经历了基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组装式综合控制装置、计算机控制装置等阶段。 ;按能源形式分类;按信号类型分类;2.2 控制器;2、控制器的类型有哪些？ 按内部信号类型，分为模拟式和数字式控制器。 按结构，;信号输入;;;控制规律 f（·）;可以稳定在一个值上 会存在偏差;是最简单也很实用的一种控制规律，控制器只输出2个固定的数值对应执行器2个极限位置。;13;双位控制小结 ;;KP越大或?越小 ? 控制作用越强 ? 余差越小、最大偏差越小 KP 太大或?太小 ? 控制作用太强 ? 稳定性降低、甚至使系统失稳;17; 例题：一个DDZ-III型的比例控制器，若输入信号从6mA增大到10mA，控制器的输出相应地从8mA增大到16mA，试求控制器的比例度。;当工艺对控制质量有更高要求，不允许存在余差怎么办？;;3、积分饱和 ;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;PI调节器输入一个方波信号（幅值为＋10％），调节器的初始输出为0，画出调节器输出的波形。（KP＝1，Ti＝1min） ;积分作用对过渡过程的影响之两重性： ;膜片下部空间与大气相通： ; 比例微分控制 PD;;3、实际比例微分控制规律 ;?;4、比例微分控制规律的特点－超前 ;微分作用对过渡过程的影响 ; 比例积分微分控制 PID;PID控制的阶跃响应示意;常见对象的特点及其常用调节器类型：; 1）比例控制参数 对动态特性的影响：比例控制加大，使系统的动作灵敏提高，速度加快， 偏大，振荡次数加多，调节时间加长。当太大时，系统会趋于不稳定。若太小，又会使系统的动作缓慢。 对稳态特性的影响：在系统稳定的情况下，加大比例控制，可以减小稳态误差，提高控制精度，但加大只是减少稳态误差，却不能完全消除误差。; 2）积分控制参数 对动态特性的影响：积分控制Ti 通常使系统的稳定性下降。 Ti 太小系统将不稳定； Ti 偏小，振荡次数较多； Ti 太大，对系统性能的影响减少。 对稳态特性的影响：积分控制Ti 能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。但是若Ti 太大时，积分作用太弱，以至不能减小稳态误差。;3）微分控制参数 微分控制可以改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度。 当Td 偏大或偏小时，都会使超调量较大，调节时间较长，只有Td 合适时，可以得到比较满意的过渡过程。;基本控制规律的比较 ; 数字式PID控制算式 ;1、位置型PID运算式 ;　 输出为两个采样周期PID输出值之差 优点： 1.计算机运算所需的内存较小、计算也相对简单； 2.每次只是输出增量； 3.易于系统手动和自动间的无扰动切换。;2.2.2 模拟控制器;;测量指示;运算放大器的基本知识;分析线路时往往把运放看成是双端输入、单端输出的三端器件;运算放大器的使用条件;(1)反相端输入　;〈1〉输出与输入成正比，其比例系数为（1+R2/R1），极性相同； 〈2〉同相端和反相端存在共模电压UC =Ui； 〈3〉输入电阻等于运算放大起的共模输入电阻，其值很大，通常MW级 反馈回路均由输出端反馈至反相端;?;特点：输入电阻高 输出电阻低;丰富的运算控制功能 ;数字式控制器的硬件电路 ;数字式控制器的硬件电路 ;; ; 过程输入通道 ;开关量输入通道 ; 过程输出通道 ;人／机联系部件 ;作业: P270 1、2、3 ;作业: P270 1、2、3 ;2. 3.1 概述 2. 3.2 压力变送器 2. 3.3 温度变送器;变送器是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号，以供监控（显示、记录）或控制之用 ;位移 力矩 Hz μA mV Ω ……;变送器的理想输入输出特性 ;—由4部分组成;传感器+以微处理器CPU为核心的组件（包括硬件、软件）;量程调整 零点调整和零