熱工控制系統(tǒng)-第三章

.,1,第三章控制儀表及調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,第一節(jié)、控制儀表,第二節(jié)、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,.,2,第一節(jié)控制儀表,知識點一：DDZ儀表的發(fā)展歷程,電(D)動(D)單元組(Z)合儀表可以分為三個階段：,1、DDZ型系列,五六十年代；電子管和磁放大器為主要器件；電壓高、重量大，體積大，耗電大；010mADC作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號；調(diào)節(jié)、顯示、操作等三種功能是彼此分離。,.,3,知識點一：DDZ儀表的發(fā)展歷程,3、DDZ型系列,七八十年代；線性集成電路；420mADC(或15VDC)；24VDC電源的集中統(tǒng)一供電,2、DDZ型系列,六七十年代晶體管；010mADC統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化,.,4,在切換的前后，調(diào)節(jié)器輸出應(yīng)與執(zhí)行器的位置保持基本一致，這樣，在切換過程中調(diào)節(jié)機構(gòu)的位置不會跳變即不會對過程引起附加的擾動,知識點二：手自動切換,自動控制系統(tǒng)中，需要手動自動雙向無擾切換,手動/自動信號跟蹤,.,5,知識點三：SAMA（ScientificApparatusMakersAssociation）組態(tài),用SAMA圖例表達回路方框圖時，常將一些符號畫在一起，這表示一個具體的儀表(或組件)具有哪些功能,.,6,知識點三：SAMA組態(tài),求測量和給定信號的偏差,例1.調(diào)節(jié)組件,對偏差值進行比例積分運算,手、自動切換功能,輸出限幅,.,7,知識點三：SAMA組態(tài),.,8,例3.典型的控制回路,.,9,例3.典型的控制回路,差壓變送器,氣動調(diào)節(jié)閥,調(diào)節(jié)器,顯示操作器,.,10,例3.典型的控制回路,注:,正反作用,INC/DEC,.,11,第二節(jié)調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律中最基本的作用是:比例(P)、積分(I)和微分(D)作用,常用的調(diào)節(jié)器按其控制規(guī)律可分為：比例調(diào)節(jié)器（P）、比例積分調(diào)節(jié)器（PI）、比例微分調(diào)節(jié)（PD）、比例積分微分調(diào)節(jié)器（PID）,.,12,一、基本調(diào)節(jié)作用,1.比例作用(P作用),動態(tài)方程式：,傳遞函數(shù)為：,比例作用的比例系數(shù),特點為：,（1）無慣性、無遲延、動作快,而且調(diào)節(jié)動作的方向正確,在控制系統(tǒng)中是促使控制過程穩(wěn)定的因素；（2）有差作用,.,13,一、基本調(diào)節(jié)作用,2.積分作用(I作用),動態(tài)方程式：,傳遞函數(shù)為：,積分速度,特點為：,（1）控制過程結(jié)束時,被調(diào)量與其給定值之間沒有穩(wěn)態(tài)偏差(無差調(diào)節(jié))；（2）積分作用在控制系統(tǒng)中是使控制過程振蕩的因素,很少單獨使用,.,14,一、基本調(diào)節(jié)作用,3.微分作用(D作用),動態(tài)方程式：,傳遞函數(shù)為：,微分作用的比例系數(shù),特點為：,（1）微分作用具有超前調(diào)節(jié)的特點（2）能提高控制過程的穩(wěn)定性（3）不能單獨使用,.,15,一、基本調(diào)節(jié)作用,總結(jié):,比例作用能單獨地執(zhí)行調(diào)節(jié)任務(wù),并能使控制過程趨于穩(wěn)定,但使被調(diào)量產(chǎn)生靜態(tài)偏差。積分作用只有極少的情況(對象自平衡能力大,慣性和遲延很小等)才能單獨應(yīng)用,會使控制過程變成振蕩甚至不穩(wěn)定,但能使被調(diào)量元靜態(tài)偏差。微分作用不能單獨使用,但能提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有效地減少被調(diào)量的動態(tài)偏差.,.,16,二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,1.比例(P)調(diào)節(jié)器,傳遞函數(shù)為:,Kp：調(diào)節(jié)器的比例系數(shù),即偏差改變一個單位時，調(diào)節(jié)機構(gòu)的位移變化量，它是調(diào)節(jié)器的參數(shù);,：比例系數(shù)Kp的倒數(shù),即當(dāng)調(diào)節(jié)機關(guān)的位置改變100%時，偏差應(yīng)有的改變量,稱為比例帶，越大比例作用越弱。,.,17,二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,2.比例積分(PI)調(diào)節(jié)器,動態(tài)方程為：,傳遞函數(shù)為:,KI:調(diào)節(jié)器的積分速度,即當(dāng)偏差改變100%時,調(diào)節(jié)機構(gòu)的移動速度,Ti:積分時間,.,18,二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,2.比例積分(PI)調(diào)節(jié)器,PI調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線,比例調(diào)節(jié)+積分調(diào)節(jié),粗調(diào)+細(xì)調(diào),.,19,二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,3.比例微分(PD)調(diào)節(jié)器,動態(tài)方程為：,傳遞函數(shù)為:,微分時間越長,表示微分作用越強;比例帶不但影響比例作用的強弱而且也影響微分作用的強弱.,.,20,二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,3.比例微分(PD)調(diào)節(jié)器,階躍響應(yīng)曲線:,(b),斜坡響應(yīng)曲線:,導(dǎo)前時間,.,21,二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,3.比例微分(PD)調(diào)節(jié)器,實際比例微分調(diào)節(jié)器的動態(tài)方程式為:,傳遞函數(shù)為:,TD:PD調(diào)節(jié)器的微分慣性時間常數(shù),.,22,二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,3.比例微分(PD)調(diào)節(jié)器,實際PD調(diào)節(jié)器的