实验三、DDZ-III调节器（二）.docVIP

实验三、DDZ-III调节器（二） 一、实验目的 1、进一步了解DDZ-III型调节器的结构和使用方法。 2、了解PID控制输出特性。 3、掌握PID调节器三大参数的测试。 二、实验仪器及设备 1、DDZ-III调节器一台： ICE（5241-3502）型指示调节器。 2、信号发生器两台：一台产生1～5V DC信号(Vi),另一台产生4～20mA DC信号 (Is外)，固定输出24V DC作为调节器的电源。 3、0.5级直流毫安表一只：测量输出电流Io。 4、电阻箱一只：作为调节器的负载电阻。秒表一块：测量积分时间、微分时间。 三、调节器的调节特性 调节器将来自变送器的测量信号与设定值比较产生偏差，按选定的调节特性（调节规律）输出标准的调节信号去控制执行器的动作，以实现对被控变量的自动控制。 调节器按调节特性分为基本型调节器和特种调节器。本实验用的是基本型调节器，即常规的PID调节器，可实现比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例积分微分（PID）调节，根据对象特性选择相应的调节规律。 1、比例调节规律（P） ε(t) 比例调节规律时，调节器的输出变化量与输 入偏差成比例，在时间上没有延迟。其开环输出 A 特性如图3-1所示。比例增益Kp是调节器输出变 t 化量△y(t)与输入偏差变量ε(t)之比。在相同偏 差输入下，Kp越大，输出变量也越大。因此，Kp △y(t) 是衡量比例调节作用强弱的因素。工业生产上所 用的调节器，一般用比例度δ（P）来表示比例作 用的强弱。在DDZ-III型调节器中δ＝（1/Kp） AKp ×100％，比例度与比例增益成反比。因此， t 比例度是描述比例作用强弱的物理量。 图3-1比例调节开环输出特性 2、比例积分调节规律（PI） 具有积分调节规律的调节器，其输出信号的大小不仅与偏差信号的大小有关，而且还取决于偏差存在时间的长短。在幅度为A的阶跃偏差作用下，积分调节器的开环特性如图3-2所示（实际按指数规律变化）。 积分调节规律在工业生产中很少单独使用，因为它的输出逐步增大，调节作用是滞后于偏差的存在。因此都是将比例作用与积分作用组合成比例积分调节规律来使用。 ε(t) ε(t) A A t t △y(t) △y(t) t KpA t 图3-2积分调节开环输出特性 图3-3比例积分调节开环输出特性 实际比例积分调节规律是比例作用与积分作用的叠加，在幅度为A的阶跃偏差作用下，比例积分调节器的开环特性如图3-3所示。比例输出立即跳至KpA，尔后积分输出随时间按指数规律增长。增长的快慢取决于积分时间TI的大小：TI越大，增长越慢，说明积分作用越弱。TI是描述积分作用强弱的物理量。 TI的物理意义：在比例积分作用下，当积分部分的输出等与比例部分的输出时所用时间就是积分时间。在Kp、A确定的情况下，从加偏差A开始计时到输出为2KpA停止计时，这段时间间隔就是积分时间。这是定义积分时间和测量实际积分时间的理论依据。 3、比例微分调节规律（PD） 微分调节规律：输出信号只与偏差的变化速率有关，与偏差是否存在无关。即不变的固定偏差，无论偏差的大小如何，微分作用无输出。微分调节规律不单独使用，要与比例或比例积分调节规律一起使用。 实际比例微分调节规律：在幅度为A的阶跃偏差作用下，实际比例微分（PD）调节器的开环特性如图3-4所示。在偏差阶跃跳变的瞬间，输出跳变的幅度为比例输出的KD倍（KD是微分增益，对于DDZ-III型调节器等于10），即KpKDA，然