第6讲模拟控制器.pptVIP

第三章 调节器（控制器）;第三章 调节器;第六讲 DDZ-III模拟调节器;模拟控制器(调节器);一、DDZ-Ⅲ型仪表的特点 1）采用统一信号标准：4~20mA DC和1～5V DC。这种信号制的主要优点是电气零点不是从零开始，容易识别断电、断线等故障。同样，因为最小信号电流不为零，可以使现场变送器实现两线制。 2）广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度提高、可靠性提高、维修工作量减少。 3）可构成安全火花型防爆系统，用于危险现场。; 1、功能和性能指标 功能： 对偏差进行PID运算； 指示输入Vi，设定Vs； 输出Io； 正反作用切换； 能手动； 手动自动无扰切换。; ●输入1～5VDC ●输出4～20mADC ●输入阻抗影响≤0.1Fscal％ ●负载电阻250～750 ●内设定1～5VDC ●闭环跟踪精度±0.5％ ●外设定4～20mADC ●电源24V±10％ ●比例带δ：2％～500％ ●再调时间TI：0.01～2.5分或0.1～25分 ●预调时间TD：0.04～10分，或断开 ●微分增益KD：10;1-双针垂直指示器 2-外给定指示灯 3-内给定设定轮 4-自动—软手动—硬手动 切换开关 5-硬手动操作杆 6-输出指示器 7-软手动操作板键;DDZ-Ⅲ基型调节器的主要功能电路有：输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动（硬手动和软手动）切换电路、输出电路及指示电路。 ;2、全刻度指示调节器的线路实例;输入电路的首要任务是求偏差 e ： V01 = k ( V给定－ V测量 ) ; 因测量信号Vi和给定信号Vs分别通过双臂电阻差模输入到运放A1的同相和反相输入端。;而 V+≈V- 则 V01 = －2（Vi－ VS） ;采用差动输入电路，输入阻抗很高，不从信号Vi、VS取用电流，使1～5V的测量信号不受衰减，;（4） 消除传输线上压降的影响 DDZ-Ⅲ采用共用电源，在Vi的传输线上可能包括其它仪表的电流，导线电阻虽不大而其压降有时不可忽略。 差动输入可以消除导线电阻的影响。;（5） 进行电平移动 Vi、VS都是以地为基准的电压信号，而运放IC器件+24VDC供电时，其正常输入、输出信号电压范围应在2～19V。为使运算信号符合要求，必须将基准电压从0V抬高到VB =10V ，即进行电平移动。 ;因为 Vs = 1～5V， VCM1 = VCM2 = 0～1V ;而且 VB = 0时，VO1 = -2（Vi-VS）= -8～+8V 也不符合后面PID电路IC的范围要求。; 2、PID运算电路; 1、 PD电路分析 PD电路以A2为核心组成。微分作用可选择用与不用。开关S8打向“断”时，构成 P电路；开关S8打向“通”时，构成 PD电路。;PD传递函数;式中： ; 阶跃响应 ; 当 S8 置于“断”时，微分被切除，A2只作比例运算。有; 2、PI电路分析 PI电路以A3为核心组成，开关S3为积分时间倍乘开关。当S3打向×1档时，1K电阻被悬空，不起分压作用；当S3打向×10档时，1K电阻接到基准线，静态V02被分压输入。;则;传函为; 阶跃响应 ;3、PID运算电路的传递函数;干扰系数;（1）若TDKD，则上式分母实际微分项近似为1;（2） 调节器的实际比例度为P/F，实际微分时间为TD /F，实际积分时间为FTI。 说明三个参数调整时互相干扰，造成调节器整定参数的刻度无法准确。 ;阶跃响应 ;3、输出电路;取： R3 = R4=10KΩ，R1 = R2 = 4R3 ;则;4、 手动操作电路及无扰切换 通过切换开关S1可以选择自动调节“A”、软手动操作“M”、硬手动操作“H”三种控制方式。 ;S42闭合→-VM接入——按TI =100s的时间积分 ;2．A、H间的切换 当切换开关S1由自动位置A，切向硬手动 H 时，放大器A3接成具有惯性的比例电路。 ; 传递函数;3．M、H→A间的切换 S1由A切向M或H时，联动开关同时将积分电容CI接VB，使VCI始终等于V02。当S1再由H、M切回A时，由于电压没有突变，切换也是无扰动的。;5、 测量及给定指示电路 用动圈表头来指示测量值和给定值。S5切换到“标定”时，可进行示值标定。 流过动圈表头的电流为; DDZ-Ⅲ型是模拟仪表的典型代表。实际电路中还有电源、补偿、滤波、保护、调整等辅助环节。;三、积分饱和问题 ;抗积分饱