厉玉鸣《化工仪表及自动化》课件第九章 基本控制规律.ppt

化工仪表及自动化 内容提要 位式控制 双位控制 具有中间区的双位控制 多位控制 比例控制 比例控制规律及其特点 比例度及其对控制过程的影响 积分控制 积分控制规律及其特点 内容提要 比例积分控制规律与积分时间 积分时间对系统过渡过程的影响 微分控制 微分控制规律及其特点 实际的微分控制规律及微分时间 比例微分控制系统的过渡过程 比例积分微分控制 概论 概论 第一节 位式控制 一、双位控制 第一节 位式控制 第一节 位式控制 第一节 位式控制 三、多位控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第二节 比例控制 第三节 积分控制 一、积分控制规律及其特点 第三节 积分控制 第三节 积分控制 第三节 积分控制 二、比例积分控制规律与积分时间 第三节 积分控制 第三节 积分控制 三、积分时间对系统过渡过程的影响 第四节 微分控制 第四节 微分控制 一、微分控制规律及其特点 第四节 微分控制 二、实际的微分控制规律及微分时间 第四节 微分控制 第四节 微分控制 第四节 微分控制 第四节 微分控制 第四节 微分控制 四、比例积分微分控制 第四节 微分控制 例题分析 例题分析 例题分析 例题分析 例题分析 三、比例微分控制系统的过渡过程 当比例作用和微分作用结合时,构成比例微分控制规律 （9-27） 比例微分控制器的输出Δp等于比例作用的输出ΔpP与微分作用的输出ΔpD之和。改变比例度δ(或KC)和微分时间 TD分别可以改变比例作用的强弱和微分作用的强弱。 说明： 30 图9-19 微分时间对过渡过程的影响 微分作用具有抑制振荡的效果，可以提高系统的稳定性,减少被控变量的波动幅度,并降低余差。 微分作用也不能加得过大。 微分控制具有“超前”控制作用。 31 同时具有比例、积分、微分三种控制作用的控制器称为比例积分微分控制器。 （9-28） 32 图9-20 PID控制器输出特性 比例度δ、积分时间 TI和微分时间 TD。 三个可调参数 适用场合 对象滞后较大、负荷变化较快、不允许有余差的情况。 控制规律 比例控制、积分控制、微分控制。 33 1.目前,在化工生产过程中的自动控制系统,常用控制器的控制规律有位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。试综述它们的特点及使用场合。 解：列表分析如下: （a） （b） （c） （d） 34 对象滞后较大 ,负荷变化较大 ,但变化缓慢 ,要求控制结果无余差。此种规律广泛应用于压力、流量、液位和那些没有大的时间滞后的具体对象 能消除余差 ;积分作用控制缓慢 ;会使系统稳定性变差 (b)图 式(9-11) 比例积分PI 对象容量大 ,负荷变化不大、纯滞后小 ,允许有余差存在 ,例如一些塔釜液位、贮槽液位、冷凝器液位和次要的蒸汽压力控制系统等 结构简单 ;控制及时 ;参数整定方便 ;控制结果有余差 (a)图 Δp=KCe 比例（P） 对象容量大 ,负荷变化小 ,控制质量要求不高 ,允许等幅振荡 结构简单 ;价格便宜 ;控制质量不高 ;被控变量会振荡 P=pmax(e0) P=pmin(e0) 位式 适用场合 优缺点 阶跃作用下的响应（阶跃幅值为A） 输入e与输出p(或Δp)的关系式 控制规律 35 对象滞后大;负荷变化较大,但不甚频繁;对控制质量要求高。例如精馏塔、反应器、加热炉等温度控制系统及某些成分控制系统 控制质量高;无余差;参数整定较麻烦 (d)图 式(9-28) 比例积分微分PID 对象滞后大,负荷变化不大,被控变量变化不频繁,控制结果允许有余差存在 响应快、偏差小、能增加系统稳定性;有超前控制作用,可以克服对象的惯性;控制结果有余差 (c)图 式(9-27) 比例微分PD 适用场合 优缺点 阶跃作用下的响应（阶跃幅值为A） 输入e与输出p(或Δp)的关系式 控制规律 36 (9-11) （9-27） （9-28） 37 化学工业出版社 化学工业出版社 第九章 基本控制规律 1 2 3 控制器的控制规律是指 控制器的输出信号与输入信号之间的关系。 即 经常是假定控制器的输入信号e是一个阶跃信号，然后来研究控制器的输出信号p随时间的变化规律。 在研究控制器的控制规律时 控制器的基本控制规律 位式控制（其中以双位控制比较常用）、比例控制（P）、积分控制（I）、微分控制（D）。 4 5 理想的双位控制器其输出p与输入偏差额e之间的关系为 　图9-1 理想双位控制特性 图9-2 双位控制示例