第五章第三節(jié) 調節(jié)器及其調節(jié)作用規(guī)律

1、第三節(jié)調節(jié)器及其調節(jié)作用規(guī)律調節(jié)器的作用規(guī)律 調節(jié)器的作用規(guī)律：1、雙位式作用規(guī)律。2、比例作用規(guī)律。3、比例積分作用規(guī)律。4、比例微分作用規(guī)律。5、比例積分微分作用規(guī)律。一、位式調節(jié)器 特點：調節(jié)器只有倆個輸出狀態(tài)。它不能使被控量穩(wěn)定在某個值上。但能把被控量控制在某個范圍之內。位式作用規(guī)律YT-1226型壓力調節(jié)器比例作用規(guī)律(propotion) 調節(jié)器的作用規(guī)律： K為放大倍數(shù)，輸入相通的偏差e(t)，放大倍數(shù)越大，輸出量越大。反之越小。 以下圖為例講解比例作用的調節(jié)過程( )* ( )P tKe t比例作用規(guī)律比例作用規(guī)律 比例作用的特點：能夠較及時的反應被控制對象負荷的大小。負荷變化

2、大，偏差大，閥的開度就大，對被控量控制比較及時。 比例調節(jié)的缺點：當對象受到撓動后，被控量不能回到給定值上來，只能回復到給定值附近。被控量穩(wěn)態(tài)值于給定值之間從在較小的靜態(tài)偏差。這是比例調節(jié)器固有的不可克服的缺點。因為調節(jié)器的輸入與輸出存在一一對應的硬性關系。比例作用規(guī)律 比例作用規(guī)律的應用：雖然比例作用規(guī)律存在靜態(tài)偏差，但是動態(tài)過程較快，結構簡單，且靜態(tài)偏差不是很大，所以在對穩(wěn)態(tài)要求不要的控制系統(tǒng)中，比例調節(jié)器較為普遍應用 比例帶：調節(jié)器的相對輸入量于相對輸出量之比的百分數(shù)。即：maxmaxmaxmax/( )*100%* *100%*100%/eXPeRPBP PXPK比例作用規(guī)律 氣動比例

3、調節(jié)器氣動比例調節(jié)器比例作用規(guī)律 設定測量值變化為P測，調節(jié)器的輸出變化為P出，由于給定值沒有變，即給定力矩的變化為0，杠桿平衡原理有： P測*F測L2+P出F反L3=0 F測和F反分別是測量波紋管和反饋波紋管的橫截面積， L2和L3分別是測量力臂和反饋力臂。 因此有：比例作用規(guī)律23p *F *L= -=K* pF *Lp測測出測反上式表明：調節(jié)器的輸入與輸出變化是成比例的，其中K為比例系數(shù)。23p *F *LF *LK測測反比例微分調節(jié)器 一、微分調節(jié)作用規(guī)律： 所謂微分作用規(guī)律是指調節(jié)器內部采用一個微分環(huán)節(jié)，其輸出與偏差對時間的微分，即偏差的變化速度成比例，表達式為： Sd為微分系數(shù) 其

4、作用規(guī)律如圖：( )( )*dde tp tSdt比例微分調節(jié)器實際微分作用的輸出特性比例微分調節(jié)器 二、比例微分作用規(guī)律： 比例微分作用規(guī)律是在比例作用規(guī)律的基礎上加入微分作用而得到的一宗作用規(guī)律： K是比例微分作用中的比例系數(shù)，Td=Sd/K為微分時間。( )( )( )( ) ( )ddde tde ep tKe tSK e tTdtdt比例微分調節(jié)器 在比例微分作用中，比例作用是主要的，它決定調節(jié)器的最終輸出變化量，微分作用只是起超前控制的輔助作用的。比例微分調節(jié)器輸出特性比例微分調節(jié)器 在PD調節(jié)器上有倆個調節(jié)按鈕，一個是比例帶PB，另一個是微分時間Td調整旋鈕。 如果把微分時間旋鈕

5、調整到Td=0，那么就相當于切除了微分作用規(guī)律，變成了一個純比例調節(jié)器。在此調節(jié)其中，可以使比例帶小一些，可以減少靜態(tài)偏差，還可以保證體統(tǒng)靜態(tài)過程的穩(wěn)定性。 三、氣動PD調節(jié)器：比例微分調節(jié)器比例微分調節(jié)器 系統(tǒng)在穩(wěn)定情況下給一個階躍最終會穩(wěn)定在 ： pFFFL1+pGFGL3=pCFCL2 其中： pF、pG、pC 分別為負反饋波紋管、給定波紋管、測量波紋管壓力，F(xiàn)F、FG、FC分別為負反饋波紋管、給定波紋管、測量波紋管有效面積。且FF=FG=FC，L1、L3、L2為力臂。 若只考慮變化量，則： pFFFL1+pGFGL3=pCFCL2比例微分調節(jié)器 由于給定值沒有變化，即pG=0，因此 當

6、給定值不變時，測量值的實際變化就是偏差，即pC=e，反饋過程結束后，負反饋波紋管的壓力變化和調節(jié)器的輸出壓力變化相等，此時， p出=L2/ L1*e2211CFCCFF LLpppF LL比例積分作用規(guī)律 一、積分作用規(guī)律： 比例積分作用規(guī)律，是指調節(jié)器的輸出量隨輸入量做比例積分變化。 積分作用規(guī)律：調節(jié)器的輸出的變化速度與偏差成比例。即：( )* ( );P(t)=S( )iidP tSe te t dtdt或比例積分作用規(guī)律 二、比例積分作用規(guī)律： K為交接期的比例系數(shù)，Ti=K/Si，為積分時間。 假定給比例積分調節(jié)器輸入一個偏差信號，其階躍量為常數(shù)e，則：1( )( )( ) ( )(

7、 )iip eKe tSe t dtK e te t dtT 第一項為比例輸出，第二項為積分輸出，由于t=0所以沒有積分輸出，它與時間保持線性關系，其斜率為：Ke/Ti 據(jù)此，我們可以畫出比例積分作用規(guī)律的開環(huán)階躍輸出特性1( )1iiitp eKeSedtK edtKTT比例積分作用規(guī)律比例積分調節(jié)器的開比例積分調節(jié)器的開環(huán)階躍輸出特性環(huán)階躍輸出特性比例積分作用規(guī)律 三、氣動比例調節(jié)器：比例積分微分作用規(guī)律 一、比例積分微分作用規(guī)律： 就是把比例、積分、微分作用規(guī)律結合在一起，乃是以比例作用為主，吸收積分作用能消除靜態(tài)偏差以及微分作用能實現(xiàn)超前調節(jié)，控制的功能，優(yōu)點最為完善。 輸入與輸出的關系為：( )( )1( )( )( ) ( )( ) didide tde tp eKe tSS e t dtK e tTe t dtdtdtT比例積分微分作用規(guī)律 比例積分微分調節(jié)器上面有三個按鈕，一個用來調整比例帶PB，一個用來調整積分時間Ti，一個用來調整微分時間Td 在船舶中應根據(jù)控制對象的特性，皮面采用微分作用，若鍋爐水位， 二、氣動PID調節(jié)器： 倆種：一種是三種調節(jié)作用疊加一起作用，一種是PI后串聯(lián)一個微分來實現(xiàn)。比例積分微分作用規(guī)律比例積分微分作用規(guī)律 三、電動PID調節(jié)器：比例積分微分作用規(guī)律 上式表明，調節(jié)器