控制仪表课件-第02章 调节器.ppt

第二章 调节器 主要内容 数字式PID算式 数字调节器 第一节 数字式PID算式 调节器的调节规律 模拟式PID算式 基本型数字式PID算式 改进型数字式PID算式 一、何为调节器的调节规律 △x = Xm - Xs 一、何为调节器的调节规律 调节器特性： 1、输入是被控变量与给定值之差即偏差△x， 输出是输出信号的变化量△y。 2、△x＞0称正偏差 △x＜0称负偏差 3、△x＞0相应的△y＞0, 称为正作用调节器 △x＞0相应的△y＜0, 称为反作用调节器 二、模拟调节器的PID算式 理想的PID微分方程为 传递函数为 二、模拟调节器的PID算式 偏差型PID运算式 微分先行PID运算式 二、模拟调节器的PID算式 偏差型PID运算式 　　测量值Xm与给定值Xs相减后，得到偏差△x，然后对偏差△x进行比例、积分和微分的运算。 　　缺点：对给定值的变化也进行PID运算 二、模拟调节器的PID算式 微分先行PID运算式 　　先对测量值Xm进行微分运算，再与给定值Xs相减，然后再进行比例积分运算。 三、基本型数字式PID算式 离散化处理 对于积分项用右式近似 对于微分项用右式近似 结果： 三、基本型数字式PID算式 位置型算式 输出与实际调节阀的阀位相对应 便于计算机运算的实现，但计算繁琐、占用的计算机内存很大,计算错误或输出错误时，会造成调节阀开度错误，致使控制出错。 三、基本型数字式PID算式 增量型算式 　　输出为两个采样周期PID输出值之差 计算机运算所需的内存较小、计算也相对简单，出现故障不会造成大的影响，易于系统手动和自动间的无扰动切换。 三、基本型数字式PID算式 速度型算式 　输出是增量型算式的输出值与采样间隔时间T之比 本质上与增量型算式是相同的。 三、基本型数字式PID算式 偏差系数型算式 　是将增量型算式展开后合并同类项而得到的 设 则有 四、改进型数字式PID算式 不完全微分算式 　微分作用采用实际微分作用 四、改进型数字式PID算式 不完全微分算式 四、改进型数字式PID算式 微分先行PID算式 微分运算环节： 四、改进型数字式PID算式 微分先行PID算式 四、改进型数字式PID算式 带不灵敏区的PID算式 — 在一定偏差范围内输出为0 四、改进型数字式PID算式 积分分离PID算式 — 在一定偏差范围内切除积分作用 第二节 数字式调节器 数字式调节器构成原理 SLPC可编程调节器 数字式调节器类型 数字式调节器有四种类型 ： 一、数字式调节器构成原理 数字式调节器由二大部分组成： 1.以微处理器(CPU)为核心构成的硬件电路部分； 2.系统程序和用户程序构成的软件部分。 数字式调节器的硬件电路 主机电路 完成数据传递、算术逻辑运算、转移控制等功能。 I/O接口 I/O接口是CPU同过程输入、输出通道等进行数据交换的器件，它有并行接口和串行接口两种。 过程输入通道 模拟量输入通道 过程输入通道 开关量输入通道 过程输出通道 模拟量输出通道 过程输出通道 开关量输出通道 人／机联系部件 正面板有： 测量值、给定值和 输出电流显示器； 状态显示灯； 运行状态(自动/串级/手动)切换按钮； 给定值增/减按钮； 手动操作按钮等。 侧面板有： 设置和指示各种参数的键盘； 显示器等。 通信接口电路 通信接口将欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，经发送电路送至通信线路（数据通道）上；同时通过接收电路接收来自通信线路的数字信号，将其转换成能被计算机接受的数据。 数字式调节器的软件 数字式调节器的软件分为两大部分： 系统程序和用户程序。 系统程序 监控程序使调节器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各组成部分之间的管理。其主要完成的任务有： 系统程序 功能模块提供了各种功能，用户可以选择所需要的功能模块以构成用户程序，使调节器实现用户所规定的功能。调节器提供的功能模块主要有： 用户程序 用户程序是用户根据控制系统要求，在系统程序中选择所需要的功能模块，并将它们按一定的规则连接起来的结果，其作用是使调节器完成预定的控制与运算功能。使用者编制程序实际上是完成功能模块的连接，也即组态工作 。 用户程序 调节器的编程工作是通过专用的编程器进行的，有“在线”和“离线”两种编程方法： 数字式调节器的特点 二、SLPC可编程调节器 SLPC可编程调节器是一种有代表性的、功能较为齐全的可编程调节器，其功能有： 基本PID、串级、选择、非线性、采样PI、批量PID等控制功能。并具有自整定功能，可使PID参数实现最佳整定。