工业智能控制课件-Automation Products.ppt

*在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后＋纯滞后”与“二阶滞后＋纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。PID是比例、积分、微分的缩写，将偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称PID控制器。PID调节器之所以经久不衰，主要有以下优点。1.技术成熟2.易被人们熟悉和掌握3.不需要建立数学模型4.控制效果好**比例调节器的微分方程为：y=KPe(t)（1）式中：y为调节器输出；Kp为比例系数；e(t)为调节器输入偏差。由上式可以看出，调节器的输出与输入偏差成正比。因此，只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点。比例调节器的特性曲线，如图1所示。****所谓积分作用是指调节器的输出与输入偏差的积分成比例的作用。积分方程为：式中：TI是积分时间常数，它表示积分速度的大小，TI越大，积分速度越慢，积分作用越弱。积分作用的响应特性曲线，如图2所示。*若将比例和积分两种作用结合起来，就构成PI调节器，调节规律为：PI调节器的输出特性曲线如图3所示*****为了进一步改善调节品质，往往把比例、积分、微分三种作用组合起来，形成PID调节器。理想的PID微分方程为：模拟PID控制系统原理图如下图所示。该系统由模拟PID控制器和被控对象组成。图中，r（t）是给定值，y（t）是系统的实际输出值，给定值与实际输出值构成控制偏差e（t），有e（t）=r（t）－y（t）e（t）作为PID控制器的输入，u（t）作为PID控制器的输出和被控对象的输入。***************开环(openloop)系统缺点：抗干扰差，控制精度低。应用场合有限反馈控制（feedbackcontrol）原理是设计自动控制系统的最基本原理。反馈的定义:

将被控输出量反向传递到系统的输入端并与给定输入信号比较，根据所得的偏差信号来实现对被控量的控制(在有不可预知的扰动的情况下，使得输出量与给定量之间的偏差尽可能小)。由于在这种控制系统中，信号的流程构成一个闭环，所以也称为闭环控制。自动控制最基本的形式，将被控量测量出来，反馈至控制系统的输入端与给定信号进行比较得出偏差信号，然后根据偏差对被控对象实施有效控制，达到消除或减少偏差的目的。按负反馈原理组成的闭环控制系统才是真正意义上的自动控制系统，反馈控制是自动控制最基本的形式，自动控制理论主要就是围绕反馈控制来研究自动控制系统的。*******************自动控制领域中的第一项重大成果，18世纪JamesWatt(英国格拉斯哥大学仪器修理工)为控制蒸汽机速度而设计的离心调节器离心调节器装置缺点：易于振荡，稳定性能或动态性能不好，有稳态误差。

1868，Maxwell(剑桥大学)才对这一系统的动态特性进行了分析。?Routh-Hurwitz判据(1877,1895)*****Dummygauge补偿应变片；*******Spectrometer 分光计，光谱仪**Viscosity粘性，粘滞度；Massflow质量流量计Intrinsicsafety 本质安全*Loadcell负荷传感器； *Membrane薄膜；occultation隐藏；*Coriolis科里奥利，质量流量传感器***执行器——信息处理的落足点，实现对信息的应用执行器是信息流对能量流、物质流的转换装置，执行器将控制信号变换为导致被控量按要求变化所需要的能量或物质。电机调速系统的执行器——晶闸管触发及整流装置蒸汽加热温度控制系统的执行