第一章控制仪表及装置.ppt

控制器的运算规律和组成方式 基型控制器对来自变送器的1～5V直流电压信号与给定值相比较后所产生的偏差进行 PID 运算，并输出4～20mA的控制信号。 基型控制器有两个品种： 全刻度指示控制器和偏差指示控制器。 组成：由控制单元和指示单元组成。 在基型控制器基础上增设附加电路可构成各种特种控制器，如抗积分饱和控制器、前馈控制器、输出跟踪控制器等，也可附加某些单元具有报警、限幅等功能。 输出信号Uo1仅与测量信号Ui和给定信号Us的差值成正比，比例系数为-2，而与导线上的压Ucm1和Ucm2无关。 IC1的输入端的电压UT，UF是在运算放大器共模输入电压的允许范围（2～22V）之内，所以电路能正常工作。 把以零伏为基准的，变化范围为１～５V的输入信号，转换成以10V为基准的，变化范围为０～＋8V的偏差输出信号Uo1 积分饱和 软手操电路 硬手操电路 自动与手动操作的相互切换 特种控制器和附加单元 积分反馈型积分限幅控制器 PI-P切换控制器 偏差报警单元 输出限幅单元 对于比例放大器有： 在微分不加入的情况下 IC2 R 1 R D U T 1/n (n-1)/n U o1 ＝ ／n 通过 向 充电，稳态时UCD ＝ (n-1) Uo1 /n 当微分接入时UT仍为Uo1 /n 在切换瞬间UT保持不变，对输出没影响 U T U o1 U o1 R 1 C D ＰＩ电路的等效电路图 四、PI电路 + 1）概念：具有积分作用的控制器在单方向偏差信号的长时间作用下，其输出达到输出范围上限值或下限值之后，积分作用将继续进行，从而使控制器脱离正常状态，这种现象称为积分饱和。 2）积分饱和的影响 3）解决办法：在输出达到限值时，去掉积分作用，或者在输出端另加一与偏差相反的信号，使积分作用输出不再继续增加。 t t 等待时间 U02 U03 五、PID电路传递函数 -2 图1-19 控制器PID电路传递函数方框图 1 ?100 = 0.05% Kpmin KImin D ? 控制器的调节精度（在不考虑放大器的漂移、积分电容的漏电等因素时）为 图1-20 输出电路 六、输出电路 作用：把PID电路输出的、以UB为基准的1~5v直流电压信号转换成4~20mA的电流信号 线路分析 七、手动操作电路 作用：实现手动操作，有软手操和硬手操两种操作方式 两个作用： 使电容CI两端电压恒等于U02 使IC3处于保持工作状态 软手操电路输出电压的变化量为： 软手操电路输出电压满量程变化所需的时间： 改变RM的大小，可进行快慢两种速度的软手操 两个作用： 使电容CI两端电压恒等于U02 组成比例电路 八、指示电路 开关S处于测量位置时IC5接收Ui信号 结论： 开关S切换至标定位置时，IC5接受3V的标准电压信号，这时电流表应指示在50％的刻度上 * 控制仪表及装置 第一章 模拟式控制器 第一章 模拟式控制器 第一节 控制器的运算规律和构成方式 第二节 基型控制器 第三节 特种控制器和附加单元 ? 控制器将来自变送器的测量值与给定值相比较后产生的偏差进行比例 (P)、积分(I) 、微分(D) 运算，并输出统一标准信号, 去控制执行机构的动作，以实现对温度、压力、流量、液位及其他工艺变量的自动控制。 图1-1 单回路控制系统方框图 控制器 对象 变送器 给定值 偏差 测量值 被控变量 扰动 x s ? ε x i ? y 控制器的运算规律是指控制器的输出信号 和输入偏差之间 随时间变化的规律。 ? y ? ε 一、概述 ? ε ＝ ε ? ε 对输入偏差 而言，由于其初值为零，因此 基本运算规律有比例（P）、积分（I）和微分（D）三种，各种控制器的运算规律均由这些基本运算规律组合而成。 ? y ? y 习惯上称 ε 0 为正偏差； ε 0 为负偏差 ε 0 时 0 称控制器为正作用； ε 0 时 0 为反作用 二、PID控制器的运算规律 PID运算规律的表示形式 1. 理想PID控制器 微分方程表示法 传递函数表示法 比例增益 积分时间 微分时间 2. 实际PID控制器 F －控制器变量之间的相互干扰系数，可表示为 －考虑相互干扰系数后的实际比例增益 K P F T I F K I D F T K D －考虑相互干扰系数后的实际积分时间 －考虑相互干扰系数后的实际微分时间 －微分增益 －积分增益 具有比例控制规律的控制器称为P控制器，其输出信号 与输入偏差 （当给定值不变时，偏差就是被控变量测量值的变化量）之间成比例关系。 P运算规律 ? y ε 或 在实际调节器中常用比例度（或