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2.1 调节器的调节规律 Y X SH 自动化仪表与过程控制 第2章 调节器 2.1 调节器的调节规律 调节器的作用是把测量值和给定值进行比较，得出被调量的偏差之后，根据一定的调节规律产生输出信号，推动执行机构，对生产过程进行自动调节。对于调节器，最首要的问题是弄清楚它具有什么样的调节规律，即它的输出量与输入量（偏差值）之间有什么样的函数关系。 0 偏差信号 100% 调节器输出 两位式调节的特性 （1） 两位式调节器 是一种最简单的调节器，根据被调量偏差符号的正、负，输出为只有两种，0或100%，输出量与输入量之间的关系如图所示。 使用这种调节器的执行器仅有两种状态，被调参数有周期性起伏，例如，控制电能的电磁开关，控制流量的电磁阀，因此，广泛用于要求不高的控制场合。要获得平稳的连续变化的调节，必须采用别的调节器。 （2） 连续变化调节器 要使调节过程平稳准确，必须使用输出值能连续变化的调节器，并通过采用比例，微分、积分等算法提高调节质量。 ① 比例（P）调节器 是最简单的一种，其输出y（t）随输入信号x（t）成比例变化，若以G（s）表示这种调节器的传递函数，则可表示为： （2-1） 常数Kc，是比例调节器的比例增益。 只要被调量偏离其给定值，调节器便会产生与偏差成正比的输出信号，通过执行器使偏差减小。这种按比例动作的调节器对干扰有及时而有力的抑制作用。 存在静态误差，一旦被调量偏差不存在，调节器的输出也就为零，即调节作用是以偏差存在为前提条件，不可能做到无静差调节。 ② 积分（I）调节器 （2-2） 只要被调量存在偏差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。在被调量的偏差消除以后，由于积分规律的特点，输出将停留在新的位置而不回复原位，因而能保持静差为零。 单纯的积分调节的动作过于迟缓，因而在改善静态准确度的同时，往往使调节的动态品质变坏，过渡过程时间延长，甚至造成系统不稳定。 ③ 比例积分（PI）调节器 同时使用上面的两种调节规律，把比例作用的及时性与积分作用消除静差的优点结合起来，组成“比例+积分”作用的调节器。 （2-3） ④ 微分（D）调节器 （2-4） 微分调节器能在偏差信号出现或变化的瞬间，立即根据变化的趋势，产生强烈的调节作用，使偏差尽快地消除于萌芽状态之中。 对静态偏差毫无抑制能力，因此不能单独使用，总要和比例或比例积分调节规律结合起来，组成PD调节器或PID调节器。 （2-5） 在PID调节器中，微分作用主要用来加快系统的动作速度，减小超调，克服振荡；积分作用主要用以消除静差。 将比例、积分、微分三种调节规律结合在一起，只要三项作用的强度配合适当，既可达到快速敏捷，又可达到平稳准确，可得到满意的调节效果。 2.1 调节器的调节规律 Y X SH 自动化仪表与过程控制