装置1-第一章-第1节控制器的运算规律和构成方式.ppt

控制器运算规律P、I、D、PI、PD、PID 基型控制器各个电路框图和原理图分析 特种控制器电路原理图分析 附加单元电路原理图分析 第一节 控制器的运算规律和组成方式 练习4 某调节器的测量信号的指针由50%下降到25%时，若该调节器的比例输出信号由12mADC下降到8mADC，则调节器的比例带PB为多少？该调节器的作用方向是正还是负？ 分析：利用比例带PB定义和正反作用 答： 由比例带的定义： 其中 代入上式可得： (三) I运算规律 — I调节器 输出信号和输入信号对时间的积分成正比。 输出信号和输入信号存在的有关因素： I调节器的特点 只要偏差存在，输出就会随着时间不断地增长，直到偏差消除为止。 偏差刚出现时，积分输出的反应缓慢，不象比例那样及时迅速，故控制作用缓慢，造成控制不及时，调节过程拖长，使系统稳定裕度下降。 练习7 某比例积分调节器，正作用，比例带PB=50%，TI=1min。开始时，测量、给定和输出均为50%，当测量信号变化到55%时，输出信号变化到多少?1min后输出又变化到多少? 分析：利用比例带PB，PI微分方程或积分时间的定义 练习8 一台DTL121调节器(输入、输出信号的测量范围相等)，稳态时测量信号、给定信号、输出信号均为5mA，当测量信号阶跃变化1mA时，输出信号立刻变成6mA，然后随时间均匀上升，当输出信号到达7mA时所用的时间为25s，试问该调节器的比例带PB和积分时间TI各为什么？ 答： 如图所示 可得： 同样可得： (五) D运算规律—— D调节器 输出信号和输入信号的变化速度成正比。 给PD调节器输入一个阶跃信号， t＝t0时，输出跳向无穷大， t＞t0时，又跳回比例部分 PD调节器的特点 不论输入信号多大，只要有变化趋势，立即产生输出信号，具有较强的调节作用，这是一种先于比例作用的调节动作，所以称为“超前”调节。（超前是说D作用比P作用超前） 练习11 一台比例微分调节器，PB=100%，KD=5，TD=2min，若给它输入一个图示的阶跃信号，画出它的输出响应曲线。 答： （综合三者的优点，形成PID调节器） 练习12 一台ICE调节器，其输出为4-20mA的电流信号。TI=2min，TD=0.5min，F=1+TD/TI ，若测量信号的指针由50%下降到25%时，其纯比例输出信号由12mADC下降到8mADC，该调节器的实际比例带δ为多少？，该调节器的作用方向是正还是负？ 分析：比例带、相互干扰系数、正反作用 作业1：P39:4、5、6 作业2：P39:1、8、9 ε t 63.2% -1 1 -9 4 ε y 比例增益 微分时间 积分时间 (七) PID运算规律——PID调节器 PID调节器的特点: 反应迅速（P）， 消除余差（I）， 超前动作（D）， 输入阶跃信号，则输出信号的变化规律是： ?为理想的PID调节器 ?为实际的PID调节器 ? ? t t ε Δy 实际的PID调节器是微分和积分都有饱和特性，关键在于KD和KI均为有限值。 阶跃响应特性 阶跃响应特性 理想和实际PID控制器的传递函数分别为： 当偏差为阶跃信号时，实际PID控制器的输出为： PID调节器整定的参数是δ(KP)、TI、TD。 三个参数在整定时相互之间有影响。 用相互干扰系数F来描述它们之间相互影响的程度。 图1-3 理想PI控制器的阶跃响应特性 阶跃响应特性 t ε 0 t 0 ?y K P ε ?y = ?y I P ?y P T I 可表示为比例作用输出与积分作用输出之和。其中 在阶跃偏差信号作用下，理想PI控制器的输出随时间变化的表达式为： 比例作用输出 积分作用输出 当积分作用输出与比例作用输出相等时， 即 可得 积分时间TI的意义 TI愈短，积分速度愈快，积分作用就愈强。 积分时间TI的测定 PI调节器整定的参数: δ（或KP）和TI TI的定义： 调节器在阶跃输入信号的作用 下，积分部分的输出变化到和比例部分 的输出相等时所经历的时间为TI 。 实际P