过程控制系统及其应用(第三章不讲).pptVIP

（1）、软手动操作 将开关K1、K2置“软手动”位置，这时IC3的反相输入端与自动输入信号断开，而通过RM接至+VR或–VR，组成一个积分电路；同时K2将CI与RI的公共端接到电平VB，使V02存贮在CI中。板动软手动板键K4即可实现软手动操作。 图3-24为软手动操作原理图。图3-23中的射极跟随器包括在图3-24的IC?3中。 软手动输入信号为+VR和–VR，由K4来切换。当K4扳向–VR时， 输出电压V03按积分式上升；当K4扳向+VR时，输出电压V03按积分 式下降。输出电压V03的上升或下降速度取决于RM与CM的数值，其 变化规律为 式中 为K4接通VR的时间。由此可求得软手动输出电压 从1~5V满量程变化所需的时间为 在图3-23中，设RM1=30K?，RM2=470K?，VR=0.2V，CM=10?F， K4扳向四个不同位置时，可进行快慢两种速度上升或下降的 软手动操作。 快速软手动操作：将K41或K43板向VR时，RM=RM1=30K?，输出 信号V03作满量程变化时，即从1V升至5V或从5Ｖ降至1V所需的 时间 慢速软手动操作：将K42或K44扳向VR时，RM=RM1+RM2=500 K?，输出电压V03作满量程变化时所需时间 软手动操作板键K4有五个位置，即在升、降四个位置之间还 有一个“断”位置，只要松开板键K4即处于“断”位置，这时上 述电路变成保持电路，输出V03保持在松开K4前一瞬间的数值上。 当调节器的输出需要保持某一数值不变时，或遇紧急情况需 要迅速改变调节器的输出时，可切换至硬手动操作。 （2）、硬手动操作 将K1，K2置“硬手动”位置，这时IC3的反相输入端通过电阻RH接至电位器WH的滑动触头，把RF并联在CM上。同时K2将CI与RI的公共端接到电平VB上，使V02存贮在CI中。 图3-25为硬手动操作时的原理图。因为硬手动输入信号为VH，RF(30K?)与CM(10?F)并联后，可忽略CM的影响。由于RH=RF，所以硬手动操作电路实际上是一个比例增益为1的比例电路，即 （3）、无平衡、无扰动(冲击)切换及保持特性 所谓无平衡切换，是指在自动、手动切换时，无需事先调平衡，可以随时切换至所需位置 (自动或软手动切向硬手动例外)。所谓无扰动切换是指在切换时调节器的输出不发生变化，对生产过程无扰动。所谓保持特性是指当IC3反相输入端悬空时，V03能长时间地保持不变，则调节器的输出能长时间保持不变。 为了便于分析，设IC3为理想运算放大器。 自动软手动双向切换 自动→软手动切换时，当K4尚未扳至VR时，IC3的反相输入端悬空，这时(对VB而言)。由于CM上的电荷无放电回路，所以电容CM上的电压即为输出电压，输出V03能保持不变。所以在自动切向软手动时，对调节器的输出无影响。当需要软手动时，将K4扳至所需的位置，可使V03线性上升或下降。 软手动→自动切换，当调节器处于软手动时，从图3-24可见，电容CI两端电压恒等于信号电压V02，当由软手动切至自动时，因VF是零伏，电容CI与F点相连的一端也是零伏，故在接通瞬间，电容没有充放电现象，所以输出V03亦不变。但当切至自动后，调节器的输出按输入信号的变化而变化是正常的调节作用。 上述两种切换称为双向无平衡无扰动切换。 同理，硬手动→软手动、硬手动→自动的切换，也是无平衡无扰动切换。 但是，从自动→硬手动、软手动→硬手动切换时，要做到无扰动切换，必须事先平衡。需要预先将硬手动操作杆对准自动或软手动输出值，这样才能得到无扰动切换。 6、整机的PID传递函数 前面分析了基型调节器的输入电路、PD运算电路和PI运算电路，这三个环节决定了调节器的传递函数。调节器的输入电压信号为1~5V，通过PID运算后，输出电压信号亦为1~5V。 上述三个环节的传递函数分别表示如下： 输入电路的传递函数 比例微分(PD)电路的传递函数 比例积分(PI)电路的传递函数 因输入电路、比例微分运算电路和比例积分运算电路是 串联形式，所以调节器的传递函数方框图见图3-27所示。 图3-26 调节器的传递函数方框图 于是调节器的传递函数 设 ,并考虑到上式中的分母中 可略去 则得： 式中 ，为干扰系数 ，为比例增益 ，为微分时间 ，为积分时间 ，为微分增益 ，为积分增益 若 和 都比较大，可暂不考虑分母中的这两项