第3章3.2过程控制装置及系统设计期末考试.ppt

3.3 控制器 由 ，将上面两式整理得： 从图可知， 对比上面两式，得 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 粗糙地看，如果认为反馈支路中的电流If和晶体管VT1的基极电流IB都比较小，可以忽略的话，就可由 得 若取 ，则当 时，输出电流 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 实际上，忽略复合管VT1的基极电流IB误差不大。但反馈支路电流If一般不能忽略，稍作分析便可证明，当取 时，可以精确获得上述转换关系式 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 4.手动操作电路及自动-手动切换 前面已经提到，自动调节与手动操作状态间的平滑无扰动切换是生产过程对调节器提出的基本要求。在DDZ—Ⅲ型仪表中，上述切换是在比例积分运算器上通过开关S1实现的。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 过程控制装置及系统设计 * * 图 自动-手动切换电路 S1可以选择自动调节“A”、软手动操作“M”、硬手动操作“H”这三种工作方式中的任一种。 3.3 控制器 当切换开关S1置于软手动位置M时，如果软手动操作扳键开关S41~S44都不接通，那么积分器A3的输入信号被切断，其反相输入端处于悬空状态。 若放大器A3是理想的，电容CM的漏电很小，则原来充在CM上的电压由于没有放电回路， A3的输出电压V03将保持切换前的数值不变，这种状态称为“保持”状态。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 显然，调节器由“自动”状态切换为这种“软手动”状态是无冲击的，只是使调节器输出暂停变化而已。 为使调节器由软手动状态向自动状态切换时，对调节系统的工作也不发生扰动，在软手动状态下，用开关S1的另一组接点，把输入电容C1的右端接到基准电压VB。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 由于放大器A3的反相输入端电位 ，故电容C1的右端虽然与放大器A3的反相输入端子没有直接接通，但电位始终是十分接近的。 因而，任何时候将调节器由软手动状态切回自动状态时，电容的右端是在同电位之间转换的。切换时，电容C1两端的电压没有突然的变化，因而不会有冲击性的充放电电流，放大器A3的输出电压V03也不会发生突然跳动。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 在软手动状态下，如果需要改变调节器的输出，可推动软手动操作扳键开关S41~S44 。 这组开关在扳键自由状态下都是断开的，只有当操作人员推动时，根据推动的方向和推力的大小，其中一个或两个接通。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 必须指出，上述软手动“保持”输出不变的状况是有条件的和暂时的，由于运算放大器A3不可能是理想的，电容CM的漏阻也不可能是无穷大，因此放大器A3的输出电压总要随时间慢慢变化。 下面对这种保持特性作一简要的分析。通过误差的数值计算，我们将对调节器中使用的运算放大器的质量要求有一较深的理解。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 过程控制装置及系统设计 * * 图 保持状态下放大器等效电路图 3.3 控制器 在保持状态下，导致其输出电压发生变化的因素有： 1)电容CM通过自己的漏电阻RC放电， 2)电容通过放大器的输入阻抗Rf放电 3)输入偏置电流IB对CM的充电或放电， 4)放大器的失调电压V0S，对放大器的积分作用。 在计算上述影响时，现实地考虑到放大器的增益A3为有限值。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 由于上述各项引起误差的因素基本上是独立的，可逐个地计算它们的影响。 (1)电容的漏电阻的影响 设IB=0 ， ， ， ，则CM与RC组成简单的RC放电回路，电容CM两端的电压将作时间常数 的指数放电。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 （2）CM上电压通过放大器输入阻抗Rf放电的影响： 暂不考虑其他因素， ， 。 由图知， CM通过RC放电，将由放电电流I在放大器输入端建立电压 ，经过放大器的放大，输出端出现 ，其方向是阻止C放电的。 过程控制装置及系统设计 * * 3.3 控制器 由 ，并根据回路方程 得 此微分方程的解为：