第五章自动控制仪表.ppt

第五章自动控制仪表

第一节概述

第二节基本控制规律及对系统过渡过程的影响

第三节控制仪表的作用及分类

第一节概述发展阶段1、基地式控制仪表检测、控制、显示组合在一起的一类仪表。2、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。3、以微处理器为基元的控制装置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。第二节基本控制规律及对系统过渡过程的影响

控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。通常是在控制器的输入端加入一个阶跃信号,研究其输出信号变化情况。研究控制器的调节规律时是把控制器和系统断开，即只单独研究控制器本身的特性。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，要选用合适的控制器，首先必须了解常用的几种常用控制器的特点与使用调件，然后，更具过渡过程品质指标要求，结合具体对象特性，才能做出正确的选择。按控制规律：双位控制系统、比例控制P、积分控制I、微分控制D按控制目标分类：限位控制：在输出超出设定的上下限时控制器改变输出状态；连续控制：根据测量值与设定值的差异（差值）连续调整输出（控制参数）。一、双位控制????双位控制的动作规律是当测量值大于给定值时，调节器输出为最小（或最大），而当测量值大于给定值时，则输出为最大（或最小），即调节器只有两个数出值。?实际应用的双位调节器具有一个中间区,被调参数在中间区时,调节机构不工作,当参数上升至测量值高于给定值某一数值后,调节机构才关;当参数下降至测量值低于给定值某一数值后,调节机构才开,这样,调节机构开关的频率程度大为降低,从而起到保护的作用。双位控制示例控制规律AB断开，低位，开启阀门；AC导通，高位，关闭阀门。双位控制器电路举例二、比例控制

根据输入量与设定值差异的大小连续调整输出量的大小。

????1、具有比例调节规律的调节器称为比例调节器，其输出信号变化量P与偏差信号e之间成比率关系。比例控制的优点：反应快，控制及时从图中可以看出：在负荷未变化之前，进水量与出水量是相等的。此时控制阀有一个固定的开度，当出水量有一个阶跃增大后，进水量也必须增加到与出水量相等时，新的平衡才能建立起来，液位也才能不再变化。而要使进水量增加，控制阀的开度就必须增大，即阀杆必须上移，从而导致了浮球下降,使液位稳定在一个比原先的稳定值要低的位置上。两个位置之间的差值就是余差。比例增益Kp对闭环系统的稳定性的影响：不论是在设定值变化还是负荷变化的情况下，Kp越大,最大偏差越小,余差越小，工作周期越短，但系统的振荡也越剧烈，稳定性越差。当Kp太大时，系统可能出现等幅振荡，甚至发散振荡。反之，则系统越稳定，但余差也越大。KP（?）值的影响KP值过大（?值过小）系统反应过于灵敏，容易造成过度调节，产生大幅振荡。KP值过小（?值过大）系统反应过于迟钝，调节时间长，余差大。KP值（?值）适中经过少数几个减幅振荡后，逐渐趋于稳定，有一定的余差。综上所述，比例控制是一种最基本的控制规律，具有反应速度快、控制及时，但控制结果有余差等特点。仅适用于干扰较小，对象的纯滞后较小而时间常数并不太小，控制质量要求不高，允许有余差的场合。三、积分控制当调节系统有更高的要求时，就需要在比例调节的基础上，再加上能消除余差的积分调节作用。输出的变化量p与输入的偏差e的积分成正比

虽然可以消除余差是积分控制的显著优点，但在工业上是很少单独使用积分控制的。因为与比例控制相比，除非积分速度无穷大，否则积分控制就不可能像比例控制那样及时地对偏差加以响应。所以控制器的输出变化总是滞后于偏差的变化，从而难以对干扰进行及时而且有效的抑制。从图中可以看出:比例输出与偏差是同步的。偏差大，输出也大；偏差小，输出也小，因此其变化是及时的。而积分输出则不然，在第一个周期的前半周期内，偏差一直是负值，所以输出按同一方向累积，从0到t1，负偏差不断增大,输出也不断增大是合理的；但是从t1到t2，负偏差已经逐渐减小，而输出还是继续增大。这就暴露了积分作用的滞后性，结果往往产生超调，使系统发生振荡。通常，工业生产上都是将比例作用与积分作用组合成比例积分（PI）控制规律来使用。这样，既能及时控制、又能消除余差。比例积分控制规律的数学表达式为比率积分调节规律PI

若偏差是幅值为A的阶跃干扰，则

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