過(guò)程控制裝置 3調(diào)節(jié)器

1、第第 三三 章章一、概述一、概述 二、二、PIDPID調(diào)節(jié)規(guī)律及實(shí)現(xiàn)方法調(diào)節(jié)規(guī)律及實(shí)現(xiàn)方法三、模擬調(diào)節(jié)器模擬調(diào)節(jié)器 四、數(shù)字式調(diào)節(jié)器和可編程調(diào)節(jié)器四、數(shù)字式調(diào)節(jié)器和可編程調(diào)節(jié)器五、五、PIDPID參數(shù)自整定調(diào)節(jié)器參數(shù)自整定調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器是控制系統(tǒng)中的大腦和指揮中心，如圖是控制系統(tǒng)中的大腦和指揮中心，如圖.1所示。所示。在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，由于擾動(dòng)的作用，調(diào)節(jié)參數(shù)在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，由于擾動(dòng)的作用，調(diào)節(jié)參數(shù)X X偏離給定值偏離給定值X XR R，產(chǎn)生偏差，產(chǎn)生偏差X X，即，即 X-XXR調(diào)節(jié)器圖4.1.1 控制系統(tǒng)框圖變送器執(zhí)行器+pq控制對(duì)象X = X - XX = X -

2、XR R (4.1) (4.1)偏差作為調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)進(jìn)入調(diào)節(jié)器，并按該調(diào)節(jié)器所制作偏差作為調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)進(jìn)入調(diào)節(jié)器，并按該調(diào)節(jié)器所制作的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，即進(jìn)行大腦的信號(hào)處理，運(yùn)算處理的結(jié)果的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，即進(jìn)行大腦的信號(hào)處理，運(yùn)算處理的結(jié)果作為調(diào)節(jié)器的輸出作為調(diào)節(jié)器的輸出p p控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成指揮中心的任務(wù)?？刂茍?zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成指揮中心的任務(wù)?，F(xiàn)在應(yīng)用已經(jīng)成熟的調(diào)節(jié)規(guī)律已有多種，如現(xiàn)在應(yīng)用已經(jīng)成熟的調(diào)節(jié)規(guī)律已有多種，如PIDPID調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律、自自適應(yīng)控制適應(yīng)控制、模糊控制模糊控制等。等。 1 1 常規(guī)常規(guī)PIDPID調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律 調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)無(wú)量綱的數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算，即

3、輸入信號(hào)調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)無(wú)量綱的數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算，即輸入信號(hào)e e、輸出信號(hào)輸出信號(hào)p p分別為分別為minmaxminmax,YYYpXXXe 式中，式中，Xmax-Xmin 為被調(diào)節(jié)參數(shù)的最大值與最小值之差為被調(diào)節(jié)參數(shù)的最大值與最小值之差，即測(cè)量范圍。，即測(cè)量范圍。Ymax-Ymin 為輸出量的最大值與最小值之差，即輸出范為輸出量的最大值與最小值之差，即輸出范圍。圍。當(dāng)當(dāng) e 0，p0時(shí)，我們稱調(diào)節(jié)器為時(shí)，我們稱調(diào)節(jié)器為正作用調(diào)節(jié)器正作用調(diào)節(jié)器；反；反之，當(dāng)之，當(dāng) e 0，而，而p0時(shí)，稱調(diào)節(jié)器為時(shí)，稱調(diào)節(jié)器為反作用調(diào)節(jié)器反作用調(diào)節(jié)器。（4.24.2）調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律一般可用以下四種方式表示：1）微

4、分方程式2）傳遞函數(shù)3）頻率特性4）時(shí)間特性a) 階躍響應(yīng)特性圖4.2.1 比例調(diào)節(jié)器特性0p0eb) 對(duì)數(shù)幅頻特性L()Kpe20lgKpt0tL()（1 1）比例調(diào)節(jié)器（）比例調(diào)節(jié)器（P P）比例調(diào)節(jié)器的比例調(diào)節(jié)器的微分方程微分方程：p = p = K Kp p e e （4.34.3）比例調(diào)節(jié)器的比例調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)：W(sW(s) = ) = K Kp p （4.44.4）比例調(diào)節(jié)器的比例調(diào)節(jié)器的頻率特性頻率特性：W(jW(j) = ) = K Kp p（4.54.5）比例調(diào)節(jié)器的時(shí)間特性和對(duì)數(shù)幅頻特性如圖比例調(diào)節(jié)器的時(shí)間特性和對(duì)數(shù)幅頻特性如圖.1所所示。比例調(diào)

5、節(jié)器對(duì)所有頻率信號(hào)調(diào)節(jié)作用強(qiáng)度相同。示。比例調(diào)節(jié)器對(duì)所有頻率信號(hào)調(diào)節(jié)作用強(qiáng)度相同。比例調(diào)節(jié)為比例調(diào)節(jié)為有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)過(guò)程終止時(shí)，靜差，系統(tǒng)調(diào)節(jié)過(guò)程終止時(shí)，靜差必然存在。且擾動(dòng)必然存在。且擾動(dòng)q q越大，要求補(bǔ)償其影響的越大，要求補(bǔ)償其影響的p p值越大值越大。 比例調(diào)節(jié)器的特點(diǎn) 調(diào)節(jié)及時(shí) 存在靜態(tài)偏差（靜差）例如：對(duì)于定值調(diào)節(jié)問(wèn)題，擾動(dòng)越大，要求補(bǔ)償它的影響的比例控制器的輸出值越大，靜差越大。最大靜差：emax=1/ Kp .P比例帶: %100%100%1001minmaxminmaxYYYXXXpeKPp 輸入輸出都是0-10mA DC 的比例調(diào)節(jié)器，輸入從零變到4mA DC

6、時(shí)， 輸出相應(yīng)變化10 mA, 則比例帶是多少？靜差靜差是用來(lái)衡量調(diào)節(jié)器的是用來(lái)衡量調(diào)節(jié)器的重要指標(biāo)重要指標(biāo)之一：調(diào)節(jié)精度之一：調(diào)節(jié)精度%。增大增大KpKp雖然能減小靜差雖然能減小靜差，但由于系統(tǒng)常由多個(gè)慣性，但由于系統(tǒng)常由多個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)，環(huán)節(jié)串聯(lián)，KpKp過(guò)大過(guò)大，會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生，會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩自激振蕩。因此，。因此，對(duì)于某些擾動(dòng)較大，對(duì)象慣性也大的系統(tǒng)，單純的比對(duì)于某些擾動(dòng)較大，對(duì)象慣性也大的系統(tǒng)，單純的比例調(diào)節(jié)器難以兼顧動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的品質(zhì)指標(biāo)。例調(diào)節(jié)器難以兼顧動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的品質(zhì)指標(biāo)。L()20dB/十倍頻程1=1/(KITI)圖4.2.3 PI調(diào)節(jié)器的時(shí)間特性和對(duì)數(shù)幅頻特性c ) PI

7、調(diào)節(jié)器的對(duì)數(shù)幅頻特性020lgKIKp2=1/TI 20lgKp20lgKIa ) 比例積分作用的階躍響應(yīng)peKpettKpKIeb ) 理想與實(shí)際PI調(diào)節(jié)器階躍響應(yīng)peett（2 2）比例積分調(diào)節(jié)器（）比例積分調(diào)節(jié)器（PIPI）)1(edtTeKpIp)11 (1)(sTPsWIsTKsTPsWIII11111)(PIPI調(diào)節(jié)器的微分方程：調(diào)節(jié)器的微分方程：（4.8）理想理想PIPI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)：調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)：其中，其中，T TI I為積分時(shí)間，為積分時(shí)間，K KI I為積分增益。為積分增益。（4.94.9）實(shí)際的實(shí)際的PIPI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)：調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)：（4.104.10） 積分作

8、用的特點(diǎn)： 積分作用能消除靜差； 積分作用動(dòng)作緩慢，在偏差剛出現(xiàn)時(shí)，調(diào)節(jié)器作用很弱不能及時(shí)克服擾動(dòng)的影響，因此很少單獨(dú)使用。 PI調(diào)節(jié)器的頻率特性：)1arctan(2)(1111)(wTjIIpIIewTTwKjwTPjwW PI調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)器輸出p可以看作比例和積分兩項(xiàng)輸出之和可以看作比例和積分兩項(xiàng)輸出之和。在調(diào)節(jié)器輸入端加階躍信號(hào)e 比例輸出： 積分輸出： TI的物理意義的物理意義：當(dāng)輸入e時(shí)， 先有比例輸出p1，對(duì)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)t= TI時(shí)，調(diào)節(jié)器的積分作用輸出一個(gè)等于比例輸出的調(diào)節(jié)作用，因此TI為再調(diào)時(shí)間。 當(dāng)比例帶一定時(shí)， TI表示積分作用的強(qiáng)弱。 ePp11etPTpI12具

9、有飽和特性的PI調(diào)節(jié)器sTKsTPsWIII11111)(頻率特性：頻率特性：其中，其中，T TI I為積分時(shí)間，為積分時(shí)間，K KI I為積分增益。為積分增益。222)(1arctanexp)(1)(111111)(wTKwTKwTjwTKwTPKjwTKjwTPjwwIIIIIIIIIIII具有飽和特性的PI調(diào)節(jié)器 階躍響應(yīng)特性：etTKPKPePKsTKsTPseLsWseLtpIIIIIII1exp111111)()(11輸出趨于有限值輸出趨于有限值eKKpIpIKK稱為靜態(tài)增益pIKKK)(KI為積分增益，表示具有飽和特性的積分作用消除靜差的能力KI為積分增益，表示具有飽和特性的積分

10、作用消除靜差的能力利用終值定理可求出系統(tǒng)靜差：sysWstest)(1lim)(lim0最大靜差出現(xiàn)在輸出最大，即y=100%時(shí)，PIIstKKKPssWste11)(1lim)(lim%0KI表示PI調(diào)節(jié)器較比例調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)精度增加的倍數(shù)，即表示PI調(diào)節(jié)器消除靜差的能力。 現(xiàn)在由于集成運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)增益做到105已不困難，因此DDZ-III調(diào)節(jié)器的KI可達(dá)104 105 。 在某些結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)器中，KI為一常數(shù)，Kp=1/P可在一定范圍內(nèi)調(diào)整；在另一些結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)器中，K（）為一常數(shù)。（3 3）比例微分調(diào)節(jié)器（）比例微分調(diào)節(jié)器（PDPD） 比例作用根據(jù)偏差的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，積分作用可以減比例作用

11、根據(jù)偏差的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，積分作用可以減小被調(diào)參數(shù)的余差小被調(diào)參數(shù)的余差。對(duì)于一般的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，。對(duì)于一般的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，PIPI調(diào)節(jié)器已調(diào)節(jié)器已經(jīng)能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的要求，是應(yīng)用最多的調(diào)節(jié)器經(jīng)能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的要求，是應(yīng)用最多的調(diào)節(jié)器。但當(dāng)對(duì)象有較大的慣性、對(duì)象開(kāi)始變化時(shí)偏差較小，但當(dāng)對(duì)象有較大的慣性、對(duì)象開(kāi)始變化時(shí)偏差較小，卻以較大的速度增加等卻以較大的速度增加等。此時(shí)，。此時(shí)，PIPI調(diào)節(jié)器不能及時(shí)克服調(diào)節(jié)器不能及時(shí)克服擾動(dòng)的影響，以致造成大的動(dòng)態(tài)偏差和長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間。擾動(dòng)的影響，以致造成大的動(dòng)態(tài)偏差和長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間。PIPI調(diào)節(jié)的品質(zhì)就較差，需要根據(jù)被調(diào)參數(shù)變化的趨勢(shì)采調(diào)節(jié)的品質(zhì)就較差，需要

12、根據(jù)被調(diào)參數(shù)變化的趨勢(shì)采取調(diào)節(jié)措施，取調(diào)節(jié)措施，以防止被調(diào)參數(shù)產(chǎn)生更大的偏差，這就是以防止被調(diào)參數(shù)產(chǎn)生更大的偏差，這就是微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)。)(dtdeTeKpDp)1 (1)(sTPsWDsKTsTPsWDDD111)(PDPD調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器的微分方程微分方程： 理想的理想的PDPD調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)：實(shí)際的實(shí)際的PDPD調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)：其中，其中，TDTD為微分時(shí)間，為微分時(shí)間，KDKD為微分增益。為微分增益。圖4.2.4 PD調(diào)節(jié)器的時(shí)間特性和對(duì)數(shù)幅頻特性a ) 理想的PD作用階躍響應(yīng)b ) 實(shí)際的PD作用階躍響應(yīng)KPKDeKP(KD-1)eKPeTD/Kp0p0p

13、e0.63KP(KD-1)etKD/TD c ) PD調(diào)節(jié)器的對(duì)數(shù)幅頻特性+20dB/十倍頻程0tL()t20lgKp1/TD20lgKD對(duì)于一個(gè)固定不變的偏差，不管它的數(shù)值多大，根本不會(huì)有微分作用，因此它不能克服靜差。)arctanexp(1)1 ()(2wTjwTKjwTKjwWDDPDP比例微分調(diào)節(jié)器的頻率特性：比例微分調(diào)節(jié)器的頻率特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：2)(1lg20)(wTKwLDP PI調(diào)節(jié)器的輸出可看作比例輸出和微分輸出的合成。比例微分作用比只有比例作用可提前一個(gè)時(shí)間 t=TD, TD稱為比例微分調(diào)節(jié)器的預(yù)調(diào)時(shí)間。 實(shí)際上，調(diào)節(jié)器不具有理想的微分作用，這是因?yàn)榫哂欣硐?/p>

14、微分作用的調(diào)節(jié)器缺乏抗干擾的能力。當(dāng)輸入信號(hào)含有高頻干擾時(shí)，會(huì)使輸出發(fā)生大的變化，引起執(zhí)行器的誤動(dòng)作。因此，實(shí)際調(diào)節(jié)器需要限制微分輸出的大小，即要使調(diào)節(jié)器具有飽和微飽和微分特性分特性。sKTsTPsWDDD111)(2221)(1lg20)(wKTwTKwLDDDP實(shí)際的比例微分調(diào)節(jié)器實(shí)際的比例微分調(diào)節(jié)器對(duì)數(shù)幅頻特性對(duì)數(shù)幅頻特性階躍輸出響應(yīng)階躍輸出響應(yīng)tTKKeeKpDDDpexp) 1( 實(shí)際PD調(diào)節(jié)器與理想PD調(diào)節(jié)器的區(qū)別1）理想PD調(diào)節(jié)器輸出為無(wú)窮大而實(shí)際PD調(diào)節(jié)器輸出為有限值KpKDe KD為微分增益，它在階躍輸入下的瞬間PD調(diào)節(jié)器總增益與比例部分增益之比值。 KD太大容易引入高頻干擾

15、信號(hào)，因此將KD限制在530范圍。2）實(shí)際的PD調(diào)節(jié)器與理想的PD調(diào)節(jié)器的第二個(gè)區(qū)別，是微分輸出的下降不是瞬時(shí)完成的，而是按指數(shù)規(guī)律下降。測(cè)定測(cè)定P P和和TD的方法1. 1. 比例度比例度P P的測(cè)定：將的測(cè)定：將TD調(diào)到零，在輸入階躍信號(hào)e時(shí)，得到比例輸出時(shí)，得到比例輸出p pp p, ,因此因此P=1/KP=1/Kp p=e/p=e/pp p2.2.微分時(shí)間微分時(shí)間T TD D的測(cè)定：將比例帶的測(cè)定：將比例帶P P調(diào)到調(diào)到100%100%，則，則tTKDDDeKeep) 1(. 1tTKDDeeKpD在在t=0t=0時(shí)，時(shí)，因此因此（微分增益）（微分增益）在在DDKTt 時(shí)，時(shí)，37.

16、0) 1() 1(1DppDppKeKeKeKeKeKp即微分部分下降了即微分部分下降了63%63%。（4 4）比例積分微分調(diào)節(jié)器（）比例積分微分調(diào)節(jié)器（PIDPID） 比例積分微分調(diào)節(jié)器又稱比例積分微分調(diào)節(jié)器又稱PIDPID三作用調(diào)節(jié)器，為三種三作用調(diào)節(jié)器，為三種調(diào)節(jié)效果的迭加。理想的調(diào)節(jié)效果的迭加。理想的PIDPID調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為：調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為：11( )(1)DIW sT sPT s實(shí)際的實(shí)際的PIDPID調(diào)節(jié)器具有調(diào)節(jié)器具有飽和特性飽和特性，傳遞函數(shù)為：，傳遞函數(shù)為：111( )11DIDIIDT sT sW sTPsK T sK比例系數(shù)比例系數(shù)KpKp、微分時(shí)間、微分時(shí)間TDT

17、D、積分時(shí)間、積分時(shí)間TI TI ，有以下規(guī)律：，有以下規(guī)律：KpKp ：KpKp越大，系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，過(guò)渡過(guò)程越快，但穩(wěn)定度下降。越大，系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，過(guò)渡過(guò)程越快，但穩(wěn)定度下降。TD TD ：TDTD越大，微分作用越強(qiáng)，能夠克服容量和測(cè)量滯后，但越大，微分作用越強(qiáng)，能夠克服容量和測(cè)量滯后，但對(duì)突變信號(hào)反應(yīng)過(guò)猛對(duì)突變信號(hào)反應(yīng)過(guò)猛 。TI TI ：TITI越小，積分作用越強(qiáng)，消除余差越快，穩(wěn)定度下降，振越小，積分作用越強(qiáng)，消除余差越快，穩(wěn)定度下降，振蕩加強(qiáng)蕩加強(qiáng) 。頻率特性頻率特性jwKTjwTKjwTjwTKjwWDDIIDIp1111)(當(dāng)當(dāng)w w較小時(shí)，微分作用可以忽略，它相當(dāng)于一個(gè)比例較小

18、時(shí)，微分作用可以忽略，它相當(dāng)于一個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器；當(dāng)積分調(diào)節(jié)器；當(dāng)w w較大時(shí)，積分作用可以忽略，相當(dāng)于較大時(shí)，積分作用可以忽略，相當(dāng)于比例微分調(diào)節(jié)器。比例微分調(diào)節(jié)器。2 2 調(diào)節(jié)規(guī)律的實(shí)現(xiàn)方法調(diào)節(jié)規(guī)律的實(shí)現(xiàn)方法 （1 1）模擬調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)方法）模擬調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)方法 用用RCRC電路的各種電阻電容組合實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)規(guī)律。電路的各種電阻電容組合實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)規(guī)律。 RCsVVsWio11)(Vi圖4.2.6 一個(gè)RC電路實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)規(guī)律例CRVo該電路的傳遞函數(shù)：該電路的傳遞函數(shù)： 一些一些PIDPID實(shí)現(xiàn)方案實(shí)現(xiàn)方案 串聯(lián)式串聯(lián)式PID PID 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 測(cè)量值微分先行調(diào)節(jié)器測(cè)量值微分先行調(diào)節(jié)器 并聯(lián)與串并聯(lián)

19、混合式調(diào)節(jié)器并聯(lián)與串并聯(lián)混合式調(diào)節(jié)器 （輸入輸出特性不好，不能用于調(diào)節(jié)器）（輸入輸出特性不好，不能用于調(diào)節(jié)器）串聯(lián)式PID 調(diào)節(jié)器 由運(yùn)算放大器的特點(diǎn)：開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)非常大，當(dāng)電路未飽和時(shí)，差模輸入信號(hào)幾乎為零，即VFVT，輸入阻抗非常高，輸入電路不取電流。在運(yùn)算放大器構(gòu)成負(fù)反饋電路時(shí)，可以證明：電路的輸出阻抗為零，輸出為理想的電壓信號(hào)。這個(gè)特點(diǎn)使得應(yīng)用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)規(guī)律電路非常簡(jiǎn)單。 串聯(lián)式PID 調(diào)節(jié)器串聯(lián)式PID 調(diào)節(jié)器 比例環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)W1(s)、比例微分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)W2(s)、比例積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)W3(s)分別為： sTKsTKsWsKTsTKsWKsWIIIPDDDPP1111)

20、(11)()(332211、PIDPID運(yùn)算電路總的傳遞函數(shù)為：運(yùn)算電路總的傳遞函數(shù)為： 11111)(321321，因IIDDDDIIIIDDDIIDPPPTKKTsKTsTKTKKTsTsTTTKKKWWWsW略去，令略去，令 為干擾系數(shù)，有為干擾系數(shù)，有 IDTTF1sKTsTKsTsTKsKTsTKsFTsFTFKsWDDIIDIPDDIIDIP11111111)(由于干擾系數(shù)由于干擾系數(shù)F F的存在，式中，的存在，式中，KpKp、TI TI 、TD TD 為調(diào)節(jié)器為調(diào)節(jié)器儀表的刻度值，儀表的刻度值，KpKp、TI TI 、TD TD 為實(shí)際值，即實(shí)際的調(diào)為實(shí)際值，即實(shí)際的調(diào)節(jié)器整定值

21、或調(diào)節(jié)效果值。它們之間的關(guān)系為：節(jié)器整定值或調(diào)節(jié)效果值。它們之間的關(guān)系為： F = 1 + TD / TI - 相互干擾系數(shù) Kp = FKp - 比例系數(shù) TI = F TI - 再調(diào)時(shí)間 TD = TD/F - 預(yù)調(diào)時(shí)間只要F1，TI 、TD 的調(diào)節(jié)都會(huì)影響Kp、TI 、TD，這是由于PID的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的原因。并且，可以證明，正是這種串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，使應(yīng)用受到限制：在調(diào)節(jié)器的整定中，TI 與TD 的整定必須滿足：TD / TI1/4。 在串級(jí)PID電路中，輸入信號(hào)為測(cè)量信號(hào)與給定信號(hào)的差值，即包括給定信號(hào)。也就是說(shuō)，當(dāng)操作者旋轉(zhuǎn)給定信號(hào)發(fā)生器的操作旋鈕，改變給定信號(hào)時(shí)，操作的變化速率將被微分調(diào)

22、節(jié)規(guī)律PD電路作用，并在輸出端Vo上反映出來(lái)。這是我們所不愿意看到的。 測(cè)量值微分先行調(diào)節(jié)器測(cè)量值微分先行調(diào)節(jié)器 測(cè)量值微分先行調(diào)節(jié)器測(cè)量值微分先行調(diào)節(jié)器 圖示電路方案將對(duì)信號(hào)變化的調(diào)節(jié)作用只作用于測(cè)量值，讓微分先行，從而克服了操作者在操作時(shí)引起的擾動(dòng)。 并聯(lián)式調(diào)節(jié)器)111 (11)(sKTsKTsTKKsKTsTsTKsWDDPDIPPDDDIP傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：在并聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，干擾系數(shù)為在并聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，干擾系數(shù)為KpKp，KpKp變化會(huì)使實(shí)際的變化會(huì)使實(shí)際的再調(diào)時(shí)間再調(diào)時(shí)間TITI和預(yù)調(diào)時(shí)間和預(yù)調(diào)時(shí)間TDTD發(fā)生變化。發(fā)生變化。 并聯(lián)式PID調(diào)節(jié)器 PID串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的干擾系數(shù)F使調(diào)節(jié)不

23、方便、有應(yīng)用限制，并且串聯(lián)也使各環(huán)節(jié)的誤差積累放大。在組件組裝式儀表中出現(xiàn)了并聯(lián)式結(jié)構(gòu)與串并聯(lián)混合式結(jié)構(gòu)。誤差積累降低了，干擾也消除了 。串并聯(lián)混合式調(diào)節(jié)器sKTsTsTKsWDDDIP111)(傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：可見(jiàn)沒(méi)有干擾?？梢?jiàn)沒(méi)有干擾。數(shù)字控制系統(tǒng)的PID控制算法01( )( )( )( )tcDIde tu tKe te t dtTTdtsT0( )( )( )( )(1)ksDciIsTTu tKe ke ie ke kTT理想理想PIDPID：采樣時(shí)間：采樣時(shí)間： 位置型：位置型：增量型：增量型：( )(1)( )( )2 (1)(2)( )(1)sDcIsTTuKe ke ke

24、 ke ke ke kTTu ku ku 速度型：速度型：( )( )(1)( )( )2 (1)(2)csDsIsKTTv ke ke ke ke ke ke kTTT 1 1 基型基型PID PID 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 （1 1）DDZ- DDZ- 調(diào)節(jié)器的基本功能和性能指標(biāo)調(diào)節(jié)器的基本功能和性能指標(biāo)調(diào)節(jié)器儀表應(yīng)該具有以下基本功能：能對(duì)偏差調(diào)節(jié)器儀表應(yīng)該具有以下基本功能：能對(duì)偏差Vi-VsVi-Vs作作PIDPID運(yùn)算；能指示輸入信號(hào)運(yùn)算；能指示輸入信號(hào)ViVi、給定信號(hào)、給定信號(hào)VsVs與輸出與輸出信號(hào)信號(hào)IoIo；可以實(shí)現(xiàn)正；可以實(shí)現(xiàn)正/ /反作用調(diào)節(jié)器；在必要時(shí)能用反作用調(diào)節(jié)器；在必要時(shí)能

25、用手動(dòng)操作，且操作應(yīng)該很靈活；在自動(dòng)與手動(dòng)操作之手動(dòng)操作，且操作應(yīng)該很靈活；在自動(dòng)與手動(dòng)操作之間切換時(shí)應(yīng)能雙向無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換；有可靠靈活的間切換時(shí)應(yīng)能雙向無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換；有可靠靈活的故障措施等。故障措施等。DDZ- DDZ- 調(diào)節(jié)器能以簡(jiǎn)單、可靠而巧妙調(diào)節(jié)器能以簡(jiǎn)單、可靠而巧妙的方式實(shí)現(xiàn)以上基本功能。的方式實(shí)現(xiàn)以上基本功能。DDZ-DDZ-調(diào)節(jié)器的基本性能指標(biāo)：調(diào)節(jié)器的基本性能指標(biāo)：1、DDZ-調(diào)節(jié)器的基本性能指標(biāo)：調(diào)節(jié)器的基本性能指標(biāo)：比例帶比例帶P：2%500%再調(diào)時(shí)間再調(diào)時(shí)間TI：0.012.5分或0.125分 預(yù)調(diào)時(shí)間預(yù)調(diào)時(shí)間TD：0.0410分或斷 微分增益微分增益KD：10 輸

26、入信號(hào)輸入信號(hào)：15VDC輸入及給定指示范圍輸入及給定指示范圍 1 5mA內(nèi)給定信號(hào)內(nèi)給定信號(hào)：15VDC，穩(wěn)定度穩(wěn)定度：0.1%外給定信號(hào)外給定信號(hào)：420mADCPID參數(shù)整定范圍：參數(shù)整定范圍：輸出信號(hào)輸出信號(hào)：420mADC負(fù)載電阻負(fù)載電阻：250750 閉環(huán)跟蹤精度閉環(huán)跟蹤精度：0.5%指示精度指示精度：動(dòng)圈式0.5%輸出保持特性輸出保持特性：-1%/h溫度范圍溫度范圍：050電源電源：24V10%（2 2）工作原理）工作原理DDZ-DDZ-型基型調(diào)節(jié)器組成框圖如圖型基型調(diào)節(jié)器組成框圖如圖.1所示。該儀表由兩塊電所示。該儀表由兩塊電路板組成：路板組成：控制單元與指示單

27、元控制單元與指示單元。在控制單元內(nèi)，輸入信號(hào)。在控制單元內(nèi)，輸入信號(hào)I Ii i進(jìn)進(jìn)入輸入電路后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，與給定信號(hào)作減法運(yùn)算求得偏入輸入電路后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，與給定信號(hào)作減法運(yùn)算求得偏差差e(te(t) )， 即即V V0101。 輸入電路還有去掉干擾和調(diào)節(jié)整機(jī)電平的作用輸入電路還有去掉干擾和調(diào)節(jié)整機(jī)電平的作用。V V0101通過(guò)后繼串聯(lián)的通過(guò)后繼串聯(lián)的PDPD、PIPI電路進(jìn)行電路進(jìn)行PIDPID運(yùn)算得到運(yùn)算得到V V0303信號(hào)。輸信號(hào)。輸出電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于傳輸、便于帶負(fù)載的電流信號(hào)出電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于傳輸、便于帶負(fù)載的電流信號(hào)I Io o。手動(dòng)操作電路加在。手動(dòng)

28、操作電路加在PIPI電路上，這是該設(shè)計(jì)的巧妙而上乘之作，電路上，這是該設(shè)計(jì)的巧妙而上乘之作，性能良好且價(jià)格便宜的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)與手動(dòng)之間的雙向無(wú)平衡無(wú)性能良好且價(jià)格便宜的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)與手動(dòng)之間的雙向無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換。擾動(dòng)切換。 （3 3）電路分析與設(shè)計(jì)特點(diǎn)）電路分析與設(shè)計(jì)特點(diǎn)1 1）輸入電路）輸入電路-偏差輸入電平移動(dòng)電路偏差輸入電平移動(dòng)電路DDZ- DDZ- 型儀表組成的控制系統(tǒng)采用直流型儀表組成的控制系統(tǒng)采用直流24V24V單電源集單電源集中供電，正是集中供電引出了信號(hào)傳輸誤差。如圖中供電，正是集中供電引出了信號(hào)傳輸誤差。如圖.2示出信號(hào)傳輸誤差電路模型：由于變送器與調(diào)節(jié)器安裝示

29、出信號(hào)傳輸誤差電路模型：由于變送器與調(diào)節(jié)器安裝的地理位置不同，等效的傳輸電阻的地理位置不同，等效的傳輸電阻Rcm1Rcm1、Rcm2Rcm2則不同則不同，其上的壓降，其上的壓降Vcm1Vcm1、Vcm2Vcm2就不同。調(diào)節(jié)器的輸入電路就不同。調(diào)節(jié)器的輸入電路采用差動(dòng)放大電路，將采用差動(dòng)放大電路，將Vcm1Vcm1、Vcm2Vcm2作為電路的共模信作為電路的共模信號(hào)，就是為了利用差動(dòng)放大電路不傳輸共模信號(hào)的特點(diǎn)號(hào)，就是為了利用差動(dòng)放大電路不傳輸共模信號(hào)的特點(diǎn)來(lái)克服這種集中供電引入的誤差。來(lái)克服這種集中供電引入的誤差。 偏差差動(dòng)電平移動(dòng)電路工作原理)2)(31)2(31)2(/)(/0121012

30、10141541251451154154RiTFBcmcmRTBcmcmiBcmcmiFVVVVVVVVVVVVVVVVVRRRRRVRRRRRVVRRRRRV（則，有倍數(shù)非常大，因?yàn)檫\(yùn)算放大器的放大同理可求得設(shè)設(shè)R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6運(yùn)算放大器的反相輸運(yùn)算放大器的反相輸入端入端V VF F有三個(gè)信號(hào)影響，如圖有三個(gè)信號(hào)影響，如圖.2中的、與中的、與注意：注意：V V0101是以是以V VB B為基準(zhǔn)的信號(hào)，為基準(zhǔn)的信號(hào)，V VB B是電平移動(dòng)電源，是電平移動(dòng)電源，為十伏。即調(diào)節(jié)器的輸入電路將

31、信號(hào)的電平移到了為十伏。即調(diào)節(jié)器的輸入電路將信號(hào)的電平移到了V VB B上。上。 偏差差動(dòng)電平移動(dòng)電路1. 由于采用差動(dòng)電路，輸出電壓僅與測(cè)量信號(hào)和給定信號(hào)之差成正比，與導(dǎo)線電阻的壓降無(wú)關(guān)。2. 采用電平移動(dòng)，以VB為基準(zhǔn)輸出。3. 將運(yùn)算放大器的共模輸入電壓調(diào)整到電壓容許范圍。2 2）PDPD電路電路-微分作用的投入與切除是無(wú)擾的微分作用的投入與切除是無(wú)擾的PDPD電路用電路用RCRC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)比例微分運(yùn)算，用運(yùn)算放大器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)比例微分運(yùn)算，用運(yùn)算放大器構(gòu)成的跟隨器實(shí)現(xiàn)阻抗變換，構(gòu)成的跟隨器實(shí)現(xiàn)阻抗變換，傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)為為PDPD電路的一個(gè)顯著特點(diǎn)是電路的一個(gè)顯著特點(diǎn)是微分作用開(kāi)關(guān)電路微分作

32、用開(kāi)關(guān)電路，該電路以，該電路以簡(jiǎn)單可靠的方式使微分作用的投入與切除簡(jiǎn)單可靠的方式使微分作用的投入與切除“無(wú)擾無(wú)擾”。 sCRsCnRnVVsWDDDDD11)(010202020303030302030311,11111111FFFIIIFPIImImImmIIIImIIIPIIIVVVVVVVCmR C smK VWRVCC sC sK R C sK CTmR CCCKmCT sWK T s ，V令；，則，3 3）PIPI電路電路-手動(dòng)操作與切換問(wèn)題手動(dòng)操作與切換問(wèn)題 調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器的PIPI電路在運(yùn)算放大器的前向通道上加了一個(gè)電路在運(yùn)算放大器的前向通道上加了一個(gè)射射極跟隨器極跟隨器。因運(yùn)算

33、放大器的放大倍數(shù)。因運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)K K0303非常大，射極跟非常大，射極跟隨器的加入不會(huì)對(duì)傳遞函數(shù)有影響，只是為了加限幅電路隨器的加入不會(huì)對(duì)傳遞函數(shù)有影響，只是為了加限幅電路。 在在V VF F端列節(jié)點(diǎn)電流方程端列節(jié)點(diǎn)電流方程 這是一個(gè)典型的具有這是一個(gè)典型的具有飽和特性飽和特性的比例積分環(huán)節(jié)的比例積分環(huán)節(jié) 電路由手動(dòng)操作狀態(tài)向自動(dòng)狀態(tài)的切換電路由手動(dòng)操作狀態(tài)向自動(dòng)狀態(tài)的切換在手操狀態(tài)下，與K1聯(lián)動(dòng)的K2開(kāi)關(guān)將CI并接在V02上，因此，CI總是在跟蹤著V02的變化，即CI在作無(wú)擾切換的準(zhǔn)備，有CI（t0-）= V02（t0-），并且VT接信號(hào)公共端“地”，則VF虛地，有V03（t0-）

34、= Cm（t0-）。當(dāng)K1、K2聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)將電路狀態(tài)由手操切向自動(dòng)時(shí)，由于電容上的電壓不能突變，有 VF（t0+）= V02（t0+）- CI（t0+）= V02（t0+）- CI（t0-）= V02（t0+）- V02（t0-）= 0從而能保證VF繼續(xù)虛地，由于Cm上的電壓不能突變，因此，V03（t0+）= Cm（t0+）= Cm（t0-）= V03（t0-） 所以，由手動(dòng)操作向自動(dòng)的切換是無(wú)擾的，并且是無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)的切換。當(dāng)軟手操按鈕未按下，或開(kāi)關(guān)K1并未置于某一接點(diǎn)上時(shí)，運(yùn)算放大器的反相輸入端處于浮空狀態(tài)，如圖4.3.4所示，此時(shí)電路輸出V03等于電容Cm上的電壓。如果電容Cm的絕緣性能不

35、好，或運(yùn)算放大器的輸入阻抗不夠高，時(shí)間長(zhǎng)了V03會(huì)跨下來(lái)。衡量Cm與運(yùn)算放大器性能的這項(xiàng)指標(biāo)稱為保持特性。在一些國(guó)外的調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)中，為了提高這項(xiàng)指標(biāo)，有的還在PI電路上加接了補(bǔ)償電路。4 4）輸出電路）輸出電路-關(guān)于負(fù)載關(guān)于負(fù)載 輸出電路將輸出電路將1 15V5V的的V03V03轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)I 0I 0作為執(zhí)行機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)度信號(hào)。調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器的安裝位置相距較遠(yuǎn)，線構(gòu)的開(kāi)度信號(hào)。調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器的安裝位置相距較遠(yuǎn)，線路傳輸變數(shù)較多，所以該電路的路傳輸變數(shù)較多，所以該電路的衡流性能衡流性能要求較高。要求較高。 輸出電路輸出電路-關(guān)于負(fù)載關(guān)于負(fù)載HOFTHOBFBTRKVIVV

36、RIVVVKKVKVVKV03032411)24(11，求得因）（、HORKVI03輸出電路將15V的V03轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)I 0作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)度信號(hào)。調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器的安裝位置相距較遠(yuǎn)，線路傳輸變數(shù)較多，所以該電路的衡流性能要求較高。性能指標(biāo)列出負(fù)載電阻變化范圍為250750，實(shí)際可達(dá)150 1.2K。RH = 62.5。通常，用RH調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)該電路的轉(zhuǎn)換系數(shù)。電路輸出I 0 = I 0 +I f，在設(shè)計(jì)的電路參數(shù)，以及要求的精度下，I f I 0，所以有I 0I 0 ，即，表達(dá)式中不含負(fù)載電阻RL，因此RL只同電氣極限參數(shù)有關(guān)。5 5）指示電路）指示電路-簡(jiǎn)單實(shí)用，溫度性能好簡(jiǎn)單實(shí)用，溫度性

37、能好如圖所示，指示電路為典型的差動(dòng)放大電路。如圖所示，指示電路為典型的差動(dòng)放大電路。V V 0 0 = V = V i i V V 0 0是以為是以為V VB B基準(zhǔn)的輸出電壓，基準(zhǔn)的輸出電壓，I I 0 0 = V = V 0 0/ R / R 0 0，指示表，指示表頭為毫安表，指示頭為毫安表，指示I I 0 0電流。由于電流。由于R R遠(yuǎn)大于表頭支路電阻遠(yuǎn)大于表頭支路電阻，有，有I I 0 0I I 0 0 。sKTsTKsTsTKsKTsTKsFTsFTFKsWDDIIDIPDDIIDIP11111111)(（4 4） DDZ-DDZ-調(diào)節(jié)器特性分析調(diào)節(jié)器特性分析1 1）調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)

38、）調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)DDZ- DDZ- 調(diào)節(jié)器采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，傳遞函數(shù)已有推導(dǎo)，為調(diào)節(jié)器采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，傳遞函數(shù)已有推導(dǎo)，為式中式中T TD D = =nCnCD DR RD D - -刻度的預(yù)調(diào)時(shí)間刻度的預(yù)調(diào)時(shí)間T TI I= =mCmCI IR RI I - -刻度的再調(diào)時(shí)間刻度的再調(diào)時(shí)間K KD D=n -=n -微分增益微分增益KI=K03Cm / (KI=K03Cm / (mCImCI ) - ) -積分增益積分增益F = 1 + TD / TI - F = 1 + TD / TI - 相互干擾系數(shù)相互干擾系數(shù)KpKp = = FKpFKp - - 實(shí)際的比例系數(shù)實(shí)際的比例系數(shù)TI = F

39、 TI -TI = F TI -實(shí)際的再調(diào)時(shí)間實(shí)際的再調(diào)時(shí)間TD = TD/F -TD = TD/F -實(shí)際的預(yù)調(diào)時(shí)間實(shí)際的預(yù)調(diào)時(shí)間2 2）誤差分析）誤差分析DDZ- DDZ- 調(diào)節(jié)器采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，誤差會(huì)積累與放大，調(diào)節(jié)器采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，誤差會(huì)積累與放大，R6R6支路上串接一個(gè)可調(diào)電阻，用于調(diào)節(jié)輸入電路的靜態(tài)支路上串接一個(gè)可調(diào)電阻，用于調(diào)節(jié)輸入電路的靜態(tài)對(duì)稱對(duì)稱 積分電路中運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓會(huì)引起誤積分運(yùn)算，積分電路中運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓會(huì)引起誤積分運(yùn)算，這將會(huì)是相當(dāng)大的誤差。解決的辦法是運(yùn)算放大器的同相這將會(huì)是相當(dāng)大的誤差。解決的辦法是運(yùn)算放大器的同相輸入端輸入端VTVT不是直接接不是直接接

40、VBVB，而是接一個(gè)高精度的可調(diào)電源，而是接一個(gè)高精度的可調(diào)電源。4 4 積分飽和問(wèn)題積分飽和問(wèn)題PIDPID調(diào)節(jié)器在某些生產(chǎn)過(guò)程的控制中會(huì)出現(xiàn)積分飽和問(wèn)題調(diào)節(jié)器在某些生產(chǎn)過(guò)程的控制中會(huì)出現(xiàn)積分飽和問(wèn)題。表現(xiàn)的現(xiàn)象是調(diào)節(jié)器在無(wú)征兆的情況下停止工作或似乎。表現(xiàn)的現(xiàn)象是調(diào)節(jié)器在無(wú)征兆的情況下停止工作或似乎出現(xiàn)故障。這類問(wèn)題常發(fā)生在反復(fù)啟停、操作量限制較大出現(xiàn)故障。這類問(wèn)題常發(fā)生在反復(fù)啟停、操作量限制較大、擾動(dòng)較大和調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)的系統(tǒng)中。、擾動(dòng)較大和調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)的系統(tǒng)中。（1 1）積分飽和及其帶來(lái)的危害）積分飽和及其帶來(lái)的危害調(diào)節(jié)滯后、調(diào)節(jié)品質(zhì)變壞，還會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)事故調(diào)節(jié)滯后、調(diào)節(jié)品質(zhì)變壞，還會(huì)帶來(lái)生

41、產(chǎn)事故 （2 2）抗積分飽和措施）抗積分飽和措施 積分飽和的原因是：當(dāng)輸出達(dá)到限幅值時(shí)，積分作積分飽和的原因是：當(dāng)輸出達(dá)到限幅值時(shí)，積分作用沒(méi)有停止。因此，抗積分飽和的措施如下，應(yīng)用某用沒(méi)有停止。因此，抗積分飽和的措施如下，應(yīng)用某種方法自動(dòng)地監(jiān)視著積分環(huán)節(jié)的輸出，當(dāng)輸出達(dá)到限種方法自動(dòng)地監(jiān)視著積分環(huán)節(jié)的輸出，當(dāng)輸出達(dá)到限幅值時(shí)：幅值時(shí)：1. 1.限制電容上的電壓限制電容上的電壓VcVc。2. 2.取消積分作用，轉(zhuǎn)換成比例作用。取消積分作用，轉(zhuǎn)換成比例作用。 3. 3. 使輸入信號(hào)為零或反向。使輸入信號(hào)為零或反向。 （3 3）電路舉例）電路舉例 1 1 概述概述數(shù)字調(diào)節(jié)器是模擬調(diào)節(jié)器的取代與向前

42、的一個(gè)飛躍發(fā)展數(shù)字調(diào)節(jié)器是模擬調(diào)節(jié)器的取代與向前的一個(gè)飛躍發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行直接數(shù)字控制。與模擬調(diào)節(jié)器相比，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行直接數(shù)字控制。與模擬調(diào)節(jié)器相比，性價(jià)比大為提高性價(jià)比大為提高 （1 1）硬件結(jié)構(gòu)）硬件結(jié)構(gòu)數(shù)字調(diào)節(jié)器實(shí)際上就是一臺(tái)用于工業(yè)控制的微型計(jì)算機(jī)，數(shù)字調(diào)節(jié)器實(shí)際上就是一臺(tái)用于工業(yè)控制的微型計(jì)算機(jī)，主要功能是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)行直接數(shù)字控制。主要功能是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)行直接數(shù)字控制。 （2）軟件構(gòu)成）軟件構(gòu)成數(shù)字調(diào)節(jié)器作為一臺(tái)工業(yè)控制儀表，與計(jì)算機(jī)比較，具有數(shù)字調(diào)節(jié)器作為一臺(tái)工業(yè)控制儀表，與計(jì)算機(jī)比較，具有軟件功能單一、任務(wù)明確的特點(diǎn)。其軟件由軟件功能單一、任務(wù)明確的特點(diǎn)。其軟件由監(jiān)控程序

43、監(jiān)控程序與與應(yīng)應(yīng)用程序用程序構(gòu)成。構(gòu)成。2 2 模擬量輸入通道模擬量輸入通道模擬量輸入通道主要考慮抗干擾、實(shí)時(shí)性、精度、轉(zhuǎn)換模擬量輸入通道主要考慮抗干擾、實(shí)時(shí)性、精度、轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換多路不同信號(hào)制的模擬信號(hào)以及成本價(jià)格等方速度、轉(zhuǎn)換多路不同信號(hào)制的模擬信號(hào)以及成本價(jià)格等方面的因素。面的因素。（1 1）高精度的多路數(shù)據(jù)輸入通道）高精度的多路數(shù)據(jù)輸入通道當(dāng)控制現(xiàn)場(chǎng)有多種信號(hào)，且變送器屬于不同的信號(hào)制，當(dāng)控制現(xiàn)場(chǎng)有多種信號(hào)，且變送器屬于不同的信號(hào)制，輸出的信號(hào)與數(shù)字調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)不符時(shí)，需要通過(guò)適當(dāng)輸出的信號(hào)與數(shù)字調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)不符時(shí)，需要通過(guò)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器將不同信號(hào)制的信號(hào)轉(zhuǎn)換成為調(diào)節(jié)器能夠接收的的

44、轉(zhuǎn)換器將不同信號(hào)制的信號(hào)轉(zhuǎn)換成為調(diào)節(jié)器能夠接收的信號(hào)。各通道的數(shù)據(jù)由微機(jī)控制的多路開(kāi)關(guān)分時(shí)循環(huán)采入信號(hào)。各通道的數(shù)據(jù)由微機(jī)控制的多路開(kāi)關(guān)分時(shí)循環(huán)采入，經(jīng)，經(jīng)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入微機(jī)。轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入微機(jī)。 （2 2）同步通道）同步通道當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間性要求很高時(shí)，可采用圖當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間性要求很高時(shí)，可采用圖.4所示設(shè)所示設(shè)計(jì)。應(yīng)用微機(jī)控制的采樣保持器計(jì)。應(yīng)用微機(jī)控制的采樣保持器S/HS/H，在要求的時(shí)刻對(duì)各，在要求的時(shí)刻對(duì)各自通道的數(shù)據(jù)采樣暫存，然后等待多路開(kāi)關(guān)分時(shí)的循環(huán)的自通道的數(shù)據(jù)采樣暫存，然后等待多路開(kāi)關(guān)分時(shí)的循環(huán)的采入，從而獲得各通道同步的信號(hào)

45、。采入，從而獲得各通道同步的信號(hào)。（3 3）高抗干擾通道）高抗干擾通道 從輸入通道引入的干擾分為串模干擾與共模干擾。串模從輸入通道引入的干擾分為串模干擾與共模干擾。串模干擾與輸入信號(hào)串聯(lián)迭加在輸入信號(hào)上。串模干擾產(chǎn)生的干擾與輸入信號(hào)串聯(lián)迭加在輸入信號(hào)上。串模干擾產(chǎn)生的原因很多，可能有信號(hào)源內(nèi)部的因素，也可能是信號(hào)傳輸原因很多，可能有信號(hào)源內(nèi)部的因素，也可能是信號(hào)傳輸線受到的電磁感應(yīng)等。在硬件電路中一般采用線受到的電磁感應(yīng)等。在硬件電路中一般采用濾波濾波的方法的方法克服，克服，軟件中有軟件中有均值法均值法、概率的方法概率的方法，也有各種，也有各種濾波器軟濾波器軟件件等。等。3 3 模擬量輸出通道

46、與手操電路模擬量輸出通道與手操電路模擬量輸出通道主要考慮多路輸出、無(wú)干擾、精度、負(fù)載模擬量輸出通道主要考慮多路輸出、無(wú)干擾、精度、負(fù)載能力、手操電路、無(wú)擾切換及成本價(jià)格等方面的因素。能力、手操電路、無(wú)擾切換及成本價(jià)格等方面的因素。（1 1）一個(gè)簡(jiǎn)單的模出通道）一個(gè)簡(jiǎn)單的模出通道圖圖4.4.6 a)4.4.6 a)方案是一種價(jià)廉物美的設(shè)計(jì)方案，一片高精度的方案是一種價(jià)廉物美的設(shè)計(jì)方案，一片高精度的DACDAC轉(zhuǎn)換芯片就可以使電路有很高的指標(biāo)。轉(zhuǎn)換芯片就可以使電路有很高的指標(biāo)。（2 2）一種帶手操的模出通道設(shè)計(jì)）一種帶手操的模出通道設(shè)計(jì)如圖如圖.7為一種帶手操電路的模擬量輸出通道的

47、設(shè)計(jì)方案，為一種帶手操電路的模擬量輸出通道的設(shè)計(jì)方案，主要解決軟手操與自動(dòng)主要解決軟手操與自動(dòng)/ /手動(dòng)之間的無(wú)擾切換問(wèn)題。手動(dòng)之間的無(wú)擾切換問(wèn)題。 4 4 可編程序調(diào)節(jié)器可編程序調(diào)節(jié)器 “ “可編程序可編程序”體現(xiàn)在體現(xiàn)在通訊功能通訊功能和和編程器編程器上?？删幊绦蛘{(diào)上。可編程序調(diào)節(jié)器內(nèi)含標(biāo)準(zhǔn)的功能軟件，能實(shí)現(xiàn)幾種預(yù)定的控制模式、節(jié)器內(nèi)含標(biāo)準(zhǔn)的功能軟件，能實(shí)現(xiàn)幾種預(yù)定的控制模式、控制類型。編程方式較為靈活，用戶只要能進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制類型。編程方式較為靈活，用戶只要能進(jìn)行簡(jiǎn)單的“編程編程”，或稱，或稱“組態(tài)組態(tài)”，就能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)。，就能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 （1 1）基本功能）基本功能一般調(diào)節(jié)器提供的控制模式有：?jiǎn)位芈房刂颇Ｊ?、串?jí)一般調(diào)節(jié)器提供的控制模式