第三章调节器的调节规律及其对过渡过程的影响.ppt

* * 第三章 调节器的调节规律 及对过渡过程的影响 §3.1 概 述 §3.2 比例调节规律及其对控制过程的影响 §3.3 积分调节规律及其对过渡过程的影响 §3.4 微分调节规律及其对过渡过程的影响 §3.1 概 述 一、自动控制系统的组成 自动控制系统如图3-1，它是由变送器、调节器、执行器和被控对象组成的闭合回路。 图3-1 控制系统原理框图 二、自动控制系统的工作过程 被控参数经检测元件测量并由变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送调节器；调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u；该信号由执行器和调节阀转换后控制对象被调量的变化。当被调量偏离给定值时，调节器动作，执行机构及调节阀开度变化，调节流入量，使流入量与流出量重新平衡，而将被调量保持在给定值或在其偏差允许的范围内。 图3-2 控制系统等效原理图 三、广义对象 在求取对象的动态特性时往往将调节阀开度作扰动，从变送器输出信号的变化曲线来获取。因此，在系统分析时又往往将执行器（包括调节阀）、对象及变送器称为“广义对象”。 基本的闭环控制系统由调节器和广义对象（下称对象）两部分组成，除调节阀对对象的扰动作用外，其它扰动信号综合为d。 四、系统的传递方框图 如图3-3所示： 图3-3 控制系统传递方框图 图中，WT（s）为调节器的传递函数；W（s）为广义对象的传递函数；WZ（s）为扰动通道的传递函数；D（s）为扰动作用，它通过WZ（s）影响被调量C（s）；调节器的控制作用U（s）影响对象的被调量为控制通道。 五、调节规律 调节规律是指调节器输出信号与其输入信号之间的动态关系，理论上可有各种形式的函数关系，然而在实践中总结出三种广为采用的基本调节规律。这三种基本调节规律分别是比例调节规律、积分调节规律、微分调节规律。三种调节规律的组合可设计出多种调节规律的调节器，如比例调节器、比例积分调节器、比例积分微分调节器等。 §3.2 比例调节规律及其对控制过程影响 一、比例调节规律 指调节器输出的控制作用u（t）与其偏差输入信号e(t)之间成比例关系，即 比例增益 比例调节器的传递函数： 工程中，常用比例带δ来描述其控制作用的强弱，即 其物理意义是在调节机构的位移改变时，被调量应有的改变量。 比例调节器的阶跃响应曲线如下: 比例调节规律的特点： （1）调节及时、迅速； （2）调节过程结束，被调量偏差仍存在，称为有差调节。 δ对控制过程的影响 §3.3 积分调节规律及其对过渡过程的影响 一、积分调节规律 积分调节规律是调节器输出控制作用u（t）与其偏差输入信号e（t）随时间的积累值成正比，即 传递函数： 积分时间 积分作用曲线 二、特点 只要偏差存在，积分控制作用一直增加；消除稳态偏差，实现无差调节，其控制作用体现在调节过程的后期。 Ti对控制过程的影响 三、积分调节器的积分时间对控制过程的影响 非周期过程 衰减振荡过程 等幅振荡过程 四、比例积分调节规律 比例积分调节规律的动态方程是： 比例增益 积分时间 传递函数为： 比例积分响应曲线 特点： 积分调节规律总是与比例调节规律结合成为比例积分规律，以发扬各自的特长，弥补对方的不足。 比例积分调节规律要比纯积分调节规律优越得多，工程中广泛采用的是比例积分调节器。 然而在比例积分调节器中，积分作用的强弱要适当，过强的积分作用可能使系统不稳定，因为积分作用旨在消除偏差，但使系统的稳定性下降。因此与采用纯比例调节器相比，比例积分调节器的比例带应适当加大，以补偿积分作用造成的稳定性下降。