第四章(1)基本控制规律.pptVIP

基本控制规律 衡量过程的质量： 比例控制系统示意 比例度和放大倍数的关系 示例 比例积分控制作用（PI） 1．试写出比例控制器的输出?P与输入e的数学关系式，并画出当输入e为图所示时，其输出?P 的图形，假定该比例控制器的KC＝1．5。 当KC＝1．5,其输出?P的图形如图所示。由图可见， ?P的波形与e的波形完全相同，只不过其数值被放大了1．5倍。 解: 比例控制器的输出e与输入?P的数学关系式为： 2.对一台比例积分控制器作开环试验。已知KC=2，TI= 0.5min。若输入偏差如图所示,试画出该控制器的输出信号变化曲线。 图 输入偏差信号变化曲线 解：对于PI控制器,其输入输出的关系式为 将输出分为比例和积分两部分,分别画出后再叠加就得到PI控制器的输出波形。比例部分的输出为 当KC = 2时,输出波形如图(a)所示。 图 输入偏差信号变化曲线 积分部分的输出为 图 输入偏差信号变化曲线 当KC = 2 , TI = 0. 5min时 在t=0～1min期间,由于e=0 ,故输出为0。在t=1～3min期间,由于e=1,所以t=3min时,其输出 在t=3～4min期间,由于e=-2,故t=4min时,其积分总输出 故ΔpI输出波形如图 (b)所示。 将图 (a)、(b)曲线叠加,便可得到PI控制器的输出,如图 (c)所示。 40 输出曲线图 3．试写出积分控制器的输出?P与输入e的数学关系式，假定TI＝2。 解: 积分控制器的输出e与输入?P的数学关系式为： 4．试写出微分控制器的输出?P与输入e的数学关系式，并画出实际微分控制器在单位阶跃干扰下的输出变化曲线。 解: 微分控制器的输出e与输入?P的数学关系式为： 实际微分器在单位阶跃作用下的输出为： 5． “DDZ-III型温度比例控制器，测温范围为200一1200 C。当温度给定值由800变动到850时，其输出由 12mA变化到16mA。试求该控制器的比例度及放大系数。 解： 根据比例度的定义，并代入有关数据，可得比例度为： 6．一台DDZ—II型液位比例式控制器，其液位的测量范围为0.5—1.2m，比例度为40％。当液位为0.9m时、控制器的输出为5mA。问液位变化到1.0m时，控制器的输出为多少? 解： 由比例度的定义，在已知输入的变化值e及比例度的数值情况下，可求得相应的输出的变化数值为： 输出信号为8.6mA. 7．一台具有比例积分控制规律的DDZ—II型控制器，其比例度为80，积分时间为1min。稳态时，输出为6mA。某瞬间、输入偏差突然增加0.3mA，问其比例输出为多少?经过3min后，其输出将为多少? 解 由于比例度为80％，故比例放大系数Kc＝1.25。 输入变化了0.3mA，输出在比例作用下将变化: 0.3mA×1.25＝0.375mA。 输出将在6mA的基础上增加0.375,故为1.375mA。 由于积分时间为lmin，故在积分作用下， 每经过1min，输出将增加0.375。 经过了3min后，在积分作用下，输出将增加的数值为: 3×0.375＝1.125mA。 所以，在经过3min后，由于比例作用与积分作用共同作用的结果，使输出共增加了 0.375十1.125＝1.5mA。 由于稳态时为6mA，故经过3min后，输出将变为7.5mA。 8.目前,在化工生产过程中的自动控制系统,常用控制器的控制规律有位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。试综述它们的特点及使用场合。 解：列表分析如下: （a） （b） （c） （d） 对象滞后较大 ,负荷变化较大 ,但变化缓慢 ,要求控制结果无余差。此种规律广泛应用于压力、流量、液位和那些没有大的时间滞后的具体对象 能消除余差 ;积分作用控制缓慢 ;会使系统稳定性变差 (b)图 式(1) 比例积分PI 对象容量大 ,负荷变化不大、纯滞后小 ,允许有余差存在 ,例如一些塔釜液位、贮槽液位、冷凝器液位和次要的蒸汽压力控制系统等 结构简单 ;控制及时 ;参数整定方便 ;控制结果有余差 (a)图 Δp=KCe 比例（P） 对象容量大 ,负荷变化小 ,控制质量要求不高 ,允许等幅振荡 结构简单 ;价格便宜 ;控制质量不高 ;被控变量会振荡 P=pmax(e0) P=pmin(e0) 位式 适用场合 优缺点 阶跃作用下的响应（阶跃幅值为A） 输入e与输出p(或Δp)的关系式 控制规律 35 对象滞后大;负荷变化较大,但不甚频繁;对控制质量要求高。例如精馏塔、反应器、加热炉等温度控制系统及某些成分控制系统 控制质量高;无余差;参数整定较麻烦 (d)图 式(3)