自动化仪表4.ppt

第四章 调节器 第五章　调节器 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 典型PID调节器功能框图 第二节 控制规律 比例增益对控制指标的影响 PID调节器的调节过程 实际PID调节器的阶跃响应 第三节 控制规律的选择 一、PID 参数与控制性能的关系 二、调节器参数的整定  确定最佳过渡过程中的调节器的比例度、积分时间、微分时间的具体数值。 第四节 调节器参数整定 1、稳定边界法（临界比例度法） 2、衰减曲线法 3、动态特性参数法（响应曲线法） 常用被控量PID参数经验选择 四、DDZ－III 调节器方框图 五、DDZ-Ⅲ型调节器的接线图 六、DDZ-Ⅲ调节器的切换特性 七、气动调节器(Pneumatic Controller) Kc增加： 系统稳定性变差，振荡加剧。 系统频率增加，响应加快。 稳态误差减少，准确性提高 第二节 控制规律 总之：一般比例度太大、太小对系统的动特性均不利，通常对于采用比例调节器的自调系统，衰减比在4-10的范围内较为适当，据经验，此时比例度大约为临界比例度的二倍左右。 比例调节规律的优点是：对干扰有及时而有力的抑制作用，即当偏差存在的瞬间，调节器即有相应的输出，因此生产上有一定的应用，但它有一个不可避免的缺点，即存在静态误差，一时被调量偏差不存在，调节器的输出也就为零，即调节器的调节作用是以偏差的存在作为前提条件的，所有使用这种比例调节器，不可能做到无静差调节。 要消除静差，就要引入积分调节器，对偏差信号进行积分处理。 设开环不稳定对象： 第二节 控制规律 Ti为积分时间 Ki为积分增益 1、积分控制的主要作用在于消除余差 ?u(t) 三、比例积分控制规律： 第二节 控制规律 2、对PI控制作用的分析 A、PI控制作用是P作用和I作用之和 比例控制起粗调作用，积分作用起细调作用，直到余差消除， 偏差为零时积分输出才停止。 第二节 控制规律 B、PI控制作用是比例增益不断调整的P作用 C、PI控制作用是初始稳态值不断移动的P作用 第二节 控制规律 D、对系统过渡过程的影响 Ti减小 Ti对随动控制系统过渡过程的影响(Kc相同) 第二节 控制规律 Ti对定值控制系统过渡过程的影响(Kc相同) Ti减小 第二节 控制规律 当Kc不变时，减小Ti，积分控制作用增强，衰减比减小，振荡加剧，随动控制系统闭环响应的超调量增大。调节过程加快，振荡频率升高。 PI控制器中，保持Kc不变而减小Ti，或保持Ti不变而增大Kc，都会增强积分控制作用，使衰减比减小，振荡加剧，超调量或最大偏差增大。 积分控制作用除了用于消除闭环系统余差外，它也降低闭环控制系统的振荡频率，使闭环控制系统的响应变慢。这是由于引入积分后，闭环系统阶数增大，并引入相位滞后所造成的。 第二节 控制规律 1、微分控制规律 比例控制和微分控制都是根据当时偏差的方向和大小进行调节的， 不管当时偏差的变化趋势。 四、比例微分控制算法 如果控制器能够根据被控变量的变化速度来移动调节阀，而不要 等到被调量已经出现较大的偏差后才开始动作，那么控制的效果 会更好，等于赋予控制器以某种程度的预见性，这种控制作用 称为微分控制。 此时控制器的输出与被控变量或其偏差对时间的倒数成正比。 第二节 控制规律 理想比例控制算法为： 2、比例微分控制规律 写成增量式为： Td t t e u 微分时间Td是在斜坡信号输入下，达到同样输出值u，PD作用比纯比例P作用提前的时间。 第二节 控制规律 Td越大，微分作用越强，控制系统的最大偏差越小，振荡周期和回复时间缩短。 Td减小 PD控制作用对定值控制系统的影响 第二节 控制规律 3、比例微分控制的特点 A、微分作用总是力图抑止被控量的振荡，它有利于控制系统稳定 性，减小系统动态偏差，缩短回复时间。 B、时间常数较大的温度、成分等控制系统，常引入微分控制作用 来改善系统的控制品质。 C、适度引入微分作用可以允许稍许减少比例带，同时保持衰减率不变。 微分调节动作也有一些不利之处： A、微分太强容易导致调节阀开度向两端饱和，因此以比例为主， 微分为辅。 B、抗干扰能力差，只能应用于被调量变化非常平稳的过程，不用于 流量和液位控制系统。 C、微分能够克服容量滞后，对纯滞后无效。 第二节 控制规律 微分控制作用的强弱可以从阶跃输入信号下输出响应曲线的面积来衡量。 PI D 测量值 控制器输出 Kd越大，面积越大，微分作用越强； Td越大，下降越慢，面积越大，微分作用越强。 微分先行：只对测量值进行微分作用，也称测量微分，常用于随动控制系