控制器与执行器.pptxVIP

第三章 自动控制仪表三、控制仪表的分类：基地式控制仪表检测、控制、显示组合在一起的一类仪表。单元组合式控制仪表在系统规定的统一的通讯方式下，按要求给出相应的控制信号。计算机控制系统以计算机为中心控制单元，以测试仪表、执行机构等单元为外围设备的系统。§3.1 基本控制规律 在下面的控制系统中，被控变量由于受扰动f（如生产负荷的改变，上下工段间出现的生产不平衡现象等）的影响，常常偏离给定值，即被控变量产生了偏差： 控制器接受了偏差信号e后，按一定的控制规律使其输出信号u发生变化，通过执行器改变操纵变量q，以抵消干扰对被控变量y的影响，从而使被控变量回到结定值上来。 问题：被控变量能否回到给定值上，或者以什么样的途径、经过多长时间回到给定值上来？ 这不仅与被控对象特性有关，而且还与控制器的特性有关。 只有熟悉了控制器的特性，才能达到自动控制的目的。 如果 ，则控制器称正作用控制器；反之 ，则称反作用控制器§3.1 基本控制规律控制规律：控制器的输出信号随输入信号(偏差)变化的规律。也称为调节规律。强调：工业上（最）常用的控制规律： 双位控制 纯比例控制P 比例积分控制PI 比例微分控制PD 比例积分微分控制PID基本控制规律： 位式控制（双位控制较常用） 比例作用(Proportional) 积分作用(Intergral) 微分作用(Derivative) 一个控制系统主要包括二类基本环节：控制器和对象。对象在控制系统中属于固定因素，当系统设计好以后，对象特性也就被确定下来；在整个控制系统中的控制作用主要是通过控制器来实现的，而控制器真正实现控制的本质在于选择合适的调节规律。 不同的控制规律适应不同的生产要求，必须根据生产要求来选用适当的控制规律。如选用不当，不但不能起到好的作用，反而会使控制过程恶化，甚至造成事故。一、位式控制（双位控制） 双位控制是自动控制系统中最简单也很实用的一种控制规律，调节器输出只有2个固定的数值，即只有2个极限位置，其基本的控制规律可描述为： 这是一种理想的双位控制，请问这种理想的双位控制策略能否直接用于实际工业现场的控制？具有中间区的双位控制例如：某压力控制系统，控制设定值为100KPa，当罐内压力刚好达到100KPa时，调节器输出为0，电磁阀关；罐内压力稍稍大于100KPa时，调节器输出为1，电磁阀开，排除气体降低系统压力，此时罐内压力马上又小于设定值100KPa，电磁阀关，内部压力马上又会重新升高，大于100 KPa，调节器输出为1，电磁阀开······，这样调节器输出在0与1之间不断变化，电磁阀也在“开”和“关”二个状态上不停的动作。这种现象在实际工业系统中是绝对不允许的，因为任何一种设备都有一定的使用寿命，电磁阀的使用寿命一般在10万～50万次。 如果把双位特性调整为： u双位控制的过渡曲线 由于位式控制的执行器是从一个固定位置到另一个固定位置，所以整个系统不可能保持在一个平衡状态。被控变量总在设定值附近波动，其过渡过程是持续的等幅振荡。振荡频率低，控制质量差；振荡频率高，影响执行器的使用寿命。位式控制的特 点：简单、过渡过程是振荡的位式控制的适用范围：时间常数大，纯滞后小，负荷变化不大也不激烈，控制要求不高。 除了双位控制外，还有三位（即具有一个中间位置）或更多的，这类系统统称为位式控制，它们的工作原理基本相同。 二、连续控制根据输入量与设定值差异e的大小连续调整输出量u的大小。分类：P控制——比例控制PI控制——比例积分控制PD控制——比例微分控制PID控制——比例微分积分控制1. 比例控制（P调节） 在该控制系统中，阀门开度的改变量与被控变量(液位)的偏差值成比例，这就是比例控制规律，其输出信号的变化量与输入信号(指偏差，当给定值不变时，偏差就是被控变量测量值的变化量)的变化量之间成比例关系，这种控制规律称为“纯比例控制” 纯比例控制也是一种基本的控制规律，从上面这个例子可以看出来，纯比例控制至少能克服位式控制振荡、不稳定的缺点。（1）比例控制规律及其特点 比例调节规律表达式： 或 u0是偏差e=0时的调节器的稳定输出值KP是调节器的比例增益或放大倍数（与对象增益的区别） 根据上述响应曲线，可以明显地看出比例调节器的一个特点：控制及时。一旦偏差不为0，调节器的输出即刻发生改变。 （2）比例增益KP和比例度? 比例增益KP是比例调节器输出变化量?u与偏差e之比： 结论：KP越大，比例作用越强；KP越小，比例作用越弱。 比例度?：输入信号的相对变化量占输出信号的相对变化量的百分数。在工业现场，一般都用比例度?来表示比例作用的强弱 对于一个具体的比例作用控制器，指示值的刻度范围umax-umin及输出的工作范围zmax-zmin是固定的