单回路控制系统资料讲解.ppt

工业常用控制规律 比例积分控制（PI） 比例积分控制（PI）对控制品质的影响 如果干扰为阶跃，幅值 A 则 结论：Ti可以消除系统的余差！ 工业常用控制规律 比例积分控制（PI）对控制品质的影响 设广义对象 ，T1=1，T2=0.1，取 Ti1=10，Ti2=1，Ti3=0.1。作开环频特图，曲线 0 未加入Gc，1，2，3 加入Gc，由图可看，串入Gc 后，可知： 结论：Ti↓→ wci↓，Gi↑，稳定性下降。 工业常用控制规律 比例积分控制（PI）对控制品质的影响 结论：Ti↓ →积分作用强，稳定性变差, 控制精度提高 注意：要保持原来的稳定性，必须用Kc的减小来补偿。Kc↓，系统控制精度↓ 。 应用场合： 1、要求系统余差较小，(无余差)。 2、对象动态特性较快,，(Tp小)。 3、对于大惯性系统，注意积分作用 不能太强。 工业常用控制规律 比例积分微分控制（PID） 理想微分作用 Td S 在物理上不能实现，所以一般用超前-滞后环节近似。 ：在工业仪表中取1/6-1/20，Td ：微分时间，表征微分作用强弱的量。 频率特性： 提供了超前相位，使相频右移，wc 增加，幅频增加。 超前-滞后环节 工业常用控制规律 比例积分微分控制（PID）对控制品质的影响 当相频超前占主导地位时，稳定性提高。 当幅频增加占主导地位时，稳定性变坏。 高频段，相频超前小，幅频增加大，稳定性变坏。 低频段，相频超前占主导时，稳定性提高。 Td 大→此点左移，高频段范围增加。 Td 大→微分作用强。 Td 过大，稳定性变坏，振荡。 无 大 低频段稳 定性好 稳定性坏 最好 1/Ti 1/Td Kc -90° +90° 0° 工业常用控制规律 实际的PID调节规律 对微分作用的讨论 Ⅰ. 由实际微分分式看出，开环增加一个零点s＝-1/Td，如果这个零点等于闭环 的第二大时间常数对应的极点，对消。第三大时间对应的极点变成第二大时间常数，即相当于最小时间常数减小，则系统的可控程度提高。 Ⅱ. 微分作用适当，随频率的提高，相位超前减小，幅值增加稳定性下降。 Ⅲ. 高频段有较大的幅值比，对高频信号有较大的波动，使阀动作频繁，不利，除非对高频信号先进行滤波。所以存在高频噪声时，不宜加微分。 Ⅳ. 对纯滞后，由于滞后阶段， ，微分作用为零，所以微分作用对纯滞后不起作用。 工业常用控制规律 PID应用场合： （1）对于负荷变化不大，工艺要求不高，自平衡能力强的系统可以采用比例规律(P)，如贮罐。 （2）负荷变化不大，对象容量滞后较小，但不允许有余差的控制系统，采用PI，如：压力，流量。 （3）负荷变化大，容量滞后大，控制质量要求高，采用 PID。 （4）负荷变化大，纯滞后较大，PID达不到要求时，采用复杂控制。 确定原则：使整个单回路构成负反馈系统，即： (控制器“±”)×(广义对象“±”)=“－” 正反作用的定义： 外部特性信号的方向上定义正反作用。 ***正作用：测量信号增加，输出信号增加。 反作用：测量信号增加，输出信号减小。 控制器正反作用的确定 正反作用的确定顺序：先确定控制阀方式，再确定控制器。 正反作用的确定： 单回路系统结合对象和控制阀使偏差减小的方向调节。 例1：加热炉温度控制系统和化学反应温度系统如图所示， 试分别确定阀的气开气关形式，调节器的正反作用。 气开 气关 控制器正反作用的确定 反作用 反作用 例2： 先确定阀，工艺没有给出控制条件，用什么方式的阀都可以。 （1）现在选气关阀． 假设Ｈ（Ｈ＞Ｈ0）　　进水量 　 又因为是气关阀，则阀的输入应 气关阀输入即是（控制器的输出） 　 所以应选择 （2）如果选用气开阀，阀输入　，控制器输出　，这时应选择 ＊调节器的正反作用与阀有关！ 正作用 反作用 控制器正反作用的确定 控制系统的投运 一般情况、调节器有以下3种工作状态：手动（M）、自动（A）、串级（C） 什么是投运？ 由手动 切换 自动，叫投运 手动（M）状态：调节器的输出值u=人工操作调节器输出值um 自动（A）状态：由选择的PID规律计算调节器的输出值u 由手动---?自动 切换时刻，调节器的输出值？ u=手动操作调节器输出值um+所选择的PID规律计算值 即：u=um+kc(比例+积分+微分) 串级（C）状态：调节器的给定值由外部输入（外部接入的信号） １．投运前的准备工作 (1) 对投运过程中可能出现的意外情况有所估计。 (2) 各个仪表环节校验准确。