熱工控制系統(tǒng)-第三章PPT課件

1、2021/7/241第三章第三章 控制儀表及調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律控制儀表及調(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2021/7/242第一節(jié) 控制儀表知識(shí)點(diǎn)一：知識(shí)點(diǎn)一：DDZ儀表的發(fā)展歷程儀表的發(fā)展歷程電電(D)動(dòng)動(dòng)(D)單元組單元組(Z)合儀表可以分為三個(gè)階段：合儀表可以分為三個(gè)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； 010mA DC作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；調(diào)節(jié)、顯示、操作等三種功能是彼此分離。2021/7/243知識(shí)點(diǎn)一：知識(shí)點(diǎn)一：DDZ儀表的發(fā)展歷程儀表的發(fā)展歷程3、DDZ型系列七八十年代；線性集成電路；420mA DC(

2、或15V DC) ；24V DC電源的集中統(tǒng)一供電2、DDZ型系列六七十年代晶體管010mA DC統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化2021/7/244 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(jī)構(gòu)的位置不會(huì)跳變即不會(huì)對(duì)過程引起附加的擾動(dòng)知識(shí)點(diǎn)二：手自動(dòng)切換知識(shí)點(diǎn)二：手自動(dòng)切換自動(dòng)控制系統(tǒng)中，需要手動(dòng)自動(dòng)雙向無擾切換無擾切換手動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)信號(hào)跟蹤自動(dòng)信號(hào)跟蹤2021/7/245知識(shí)點(diǎn)三：知識(shí)點(diǎn)三：SAMA（Scientific Apparatus Makers Association）組態(tài)組態(tài) 測(cè)量或信號(hào)讀出功能測(cè)量或信號(hào)讀出功能 自動(dòng)信號(hào)處理，一般表示機(jī)

3、架上安裝組件的功能自動(dòng)信號(hào)處理，一般表示機(jī)架上安裝組件的功能 手動(dòng)信號(hào)處理，一般表示在儀表盤上安裝儀表的功能手動(dòng)信號(hào)處理，一般表示在儀表盤上安裝儀表的功能 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 用SAMA圖例表達(dá)回路方框圖時(shí)，常將一些符號(hào)畫在一起，這表示一個(gè)具體的儀表(或組件)具有哪些功能2021/7/246知識(shí)點(diǎn)三：知識(shí)點(diǎn)三：SAMA組態(tài)組態(tài) KT 給定測(cè)量例例1. 調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)組件2021/7/247知識(shí)點(diǎn)三：知識(shí)點(diǎn)三：SAMA組態(tài)組態(tài) 例例2.顯示操作器顯示操作器TA給定值測(cè)量值輸出值輸出值顯示輸出值顯示手動(dòng)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)手動(dòng)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)手自動(dòng)切換手自動(dòng)切換調(diào)整給定值調(diào)整給定值指示給定值指示給定值指示測(cè)量值指

4、示測(cè)量值2021/7/248例例3.典型的控制回路典型的控制回路2021/7/249例例3.典型的控制回路典型的控制回路2021/7/2410例例3.典型的控制回路典型的控制回路注注:正反作用INC / DEC2021/7/2411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:常用的調(diào)節(jié)器按其控制規(guī)律可分為：2021/7/2412一、基本調(diào)節(jié)作用 pK e1. 1. 比例作用比例作用 (P(P作用作用) )動(dòng)態(tài)方程式：傳遞函數(shù)為： ( )ppsWsKE s比例作用的比例系數(shù)特點(diǎn)為：（1 1）無慣性、無遲延、動(dòng)作快）無慣性、無遲延、動(dòng)作快, ,而且調(diào)節(jié)動(dòng)作的方向正確而且調(diào)節(jié)動(dòng)作的方

5、向正確, , 在在控制系統(tǒng)中是促使控制過程穩(wěn)定的因素；控制系統(tǒng)中是促使控制過程穩(wěn)定的因素；（2 2）有差作用）有差作用2021/7/2413一、基本調(diào)節(jié)作用 0tIKedt2. 2. 積分作用積分作用(I(I作用作用) )動(dòng)態(tài)方程式：傳遞函數(shù)為：積分速度特點(diǎn)為：（1 1）控制過程結(jié)束時(shí)控制過程結(jié)束時(shí),被調(diào)量與其給定值之間沒有穩(wěn)態(tài)偏差被調(diào)量與其給定值之間沒有穩(wěn)態(tài)偏差 (無差調(diào)節(jié)無差調(diào)節(jié))；（2 2）積分作用在控制系統(tǒng)中是使控制過程振蕩的因素積分作用在控制系統(tǒng)中是使控制過程振蕩的因素,很少單很少單獨(dú)使用獨(dú)使用 ( )IIsKW sE ss2021/7/2414一、基本調(diào)節(jié)作用 ddeKdt3. 3

6、. 微分作用微分作用(D(D作用作用) )動(dòng)態(tài)方程式：傳遞函數(shù)為：微分作用的比例系數(shù)特點(diǎn)為：（1 1）微分作用具有超前調(diào)節(jié)的特點(diǎn)）微分作用具有超前調(diào)節(jié)的特點(diǎn) （2 2）能提高控制過程的穩(wěn)定性）能提高控制過程的穩(wěn)定性 （3 3）不能單獨(dú)使用不能單獨(dú)使用 ( )ddsWsK sE s2021/7/2415一、基本調(diào)節(jié)作用 總結(jié)總結(jié): :l 比例作用能單獨(dú)地執(zhí)行調(diào)節(jié)任務(wù)比例作用能單獨(dú)地執(zhí)行調(diào)節(jié)任務(wù),并能使控制過程趨于穩(wěn)定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。但使被調(diào)量產(chǎn)生靜態(tài)偏差。l 積分作用只有極少的情況積分作用只有極少的情況(對(duì)象自平衡能力大對(duì)象自平衡能力大,慣性和遲延很慣性和遲延很小

7、等小等)才能單獨(dú)應(yīng)用才能單獨(dú)應(yīng)用,會(huì)使控制過程變成振蕩甚至不穩(wěn)定會(huì)使控制過程變成振蕩甚至不穩(wěn)定 , 但能但能使被調(diào)量元靜態(tài)偏差。使被調(diào)量元靜態(tài)偏差。l 微分作用不能單獨(dú)使用微分作用不能單獨(dú)使用,但能提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性但能提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有效地有效地減少被調(diào)量的動(dòng)態(tài)偏差減少被調(diào)量的動(dòng)態(tài)偏差.2021/7/2416二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 1. 1. 比例比例(P)(P)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 1( )ppsW sKE s傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為:2021/7/2417二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 00011()()tttIpIppiKKKedtKeedteedtKT2. 2. 比例積分比例積分(PI)(PI)調(diào)節(jié)

8、器調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)方程為動(dòng)態(tài)方程為傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為: 11( )(1)PIisWsEsT s2021/7/2418二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 2. 2. 比例積分比例積分(PI)(PI)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器PI 調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線0ett0e0iT0e0e2021/7/2419二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 1()()dpdpdpKdededeK e KK ee TdtK dtdt3. 3. 比例微分比例微分(PD)(PD)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)方程為動(dòng)態(tài)方程為傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為: 1( )(1)PddsWsT sE s 微分時(shí)間越長(zhǎng)微分時(shí)間越長(zhǎng) , 表示微分作用越強(qiáng)表示微分作用越強(qiáng);比例帶比例帶不但影響比例作用的強(qiáng)弱而

9、且也影響微分作用不但影響比例作用的強(qiáng)弱而且也影響微分作用的強(qiáng)弱的強(qiáng)弱2021/7/2420二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 3. 3. 比例微分比例微分(PD)(PD)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器階躍響應(yīng)曲線階躍響應(yīng)曲線: :(b)0e 0e0dTe0daT0dTe0dT21dT(a)d ed t 斜坡響應(yīng)曲線斜坡響應(yīng)曲線: :導(dǎo)前時(shí)間導(dǎo)前時(shí)間2021/7/2421二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 1()DdddeTeTdtdt3. 3. 比例微分比例微分(PD)(PD)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器實(shí)際比例微分調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)方程式為實(shí)際比例微分調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)方程式為: :傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為: : 11( )(1)1PDdDsWsT sE sTs2021/7/2422二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 3. 3. 比例微分比例微分(PD)(PD)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器0e0ett0e001DKedT0.632(1)PK0e0ett0e02021/7/2423二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 理想理想PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器實(shí)際實(shí)際PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器4. 4. 比例比例積分微分積分微分(PID)(PID)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器011()tdideeedtTTdt 11( )(1)PIDdisWsT sE sTs011()tDdiddeTeedt TdtTdt 111( )(1)1PIDddi