過(guò)程控制制儀表-

過(guò)程控制儀表1教學(xué)目標(biāo)：1.掌握過(guò)程控制基本控制規(guī)律比例控制，比例積分控制，PID控制各自的特點(diǎn)以及性能的優(yōu)缺點(diǎn)。2.了解PID控制三個(gè)控制參數(shù)的設(shè)置方法。3.了解常見(jiàn)的模擬式儀表控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理。26.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)控制器的控制規(guī)律：是指控制器的輸出信號(hào)與輸入偏差信號(hào)之間的關(guān)系。偏差表達(dá)式：或

控制器的輸入信號(hào)是變送器送來(lái)的測(cè)量信號(hào)和內(nèi)部人工設(shè)定的或外部輸入的設(shè)定信號(hào)。設(shè)定信號(hào)和測(cè)量信號(hào)經(jīng)比較環(huán)節(jié)比較后得到偏差信號(hào)

e

，它是設(shè)定值信號(hào)

r

與測(cè)量信號(hào)

x之差。36.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)控制規(guī)律有斷續(xù)控制和連續(xù)控制兩類(lèi)：1.斷續(xù)控制——控制器輸出接點(diǎn)信號(hào)雙位控制2.連續(xù)控制——控制器輸出連續(xù)信號(hào)比例控制（P）;

比例積分控制（PI）;

比例微分控制（PD）;

比例積分微分控制（PID）。46.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)3.1.1雙位控制圖3-1

理想的雙位控制特性雙位控制的輸出規(guī)律：根據(jù)輸入偏差的正、負(fù)，控制器的輸出為最大或最小。理想雙位控制器的輸出y與輸入偏差e之間的關(guān)系：（3-1）

雙位控制器只有兩個(gè)輸出值，相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)極限位置，因此又稱(chēng)開(kāi)關(guān)控制。56.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)3.1.1雙位控制雙位控制實(shí)例圖3-2

雙位控制實(shí)例電磁閥繼電器電極（測(cè)量元件）導(dǎo)電液體出料管設(shè)定值測(cè)量原理：當(dāng)液位低于設(shè)定值H0時(shí)，液位未接觸電極，繼電器斷路，此時(shí)電磁閥YV全開(kāi)，液位以最大流量流入貯槽。當(dāng)液位上升至設(shè)定值H0時(shí)，液位與電極接觸，繼電器接通，從而使電磁閥全關(guān)，液體不再進(jìn)入貯槽。66.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.2比例控制（P）控制器輸出y

(t)和偏差信號(hào)e

(t)成比例關(guān)系。＋－Pye被控變量測(cè)量值x被控變量給定值rK

p—比例增益

76.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.2比例控制（P）圖3-3簡(jiǎn)單的自力式比例控制系統(tǒng)示意圖浮球：測(cè)量元件活塞閥杠桿（控制器）圖中：e：杠桿左端的位移，即液位的變化量；p：杠桿右端的位移，即閥芯的位移量；a、b：分別為杠桿支點(diǎn)與兩端的距離。?當(dāng)液位高于設(shè)定值時(shí)，控制活塞閥關(guān)小，液位越高，閥關(guān)得越??；

?

若液位低于設(shè)定值，控制活塞閥開(kāi)大，液位越低，閥開(kāi)得越大。?它總能找到一個(gè)合適的點(diǎn)，使液位穩(wěn)定。測(cè)量原理：（3-2）86.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.2比例控制（P）圖3-3簡(jiǎn)單的自力式比例控制系統(tǒng)示意圖浮球：測(cè)量元件活塞閥杠桿（控制器）（3-2）閥門(mén)開(kāi)度的改變量（p）與被控變量（液位）的偏差值（e）成比例關(guān)系；即比例控制器的輸出信號(hào)y與輸入偏差e之間成比例關(guān)系：（3-3）K

p為放大倍數(shù)（比例增益），它的大小決定了比例控制作用的強(qiáng)弱。K

p越大，比例控制作用越強(qiáng)。

96.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.2比例控制（P）（3-3）比例度：就是指控制器輸入偏差的相對(duì)變化值與相應(yīng)的輸出的相對(duì)變化值之比，用百分?jǐn)?shù)表示：（3-4）式中：e為輸入偏差；y為相應(yīng)的輸出變化量；為測(cè)量輸入的最大變化量，即控制器的輸入量程；為輸出的最大變化量，即控制器的輸出量程。106.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.2比例控制（P）（3-4）比例度P的物理意義：使控制器的輸出變化滿量程時(shí)（控制閥從全關(guān)到全開(kāi)或相反），相應(yīng)的輸入測(cè)量值變化占儀表輸入量程的百分比。對(duì)于DDZ-Ⅲ型比例控制器，其輸入、輸出量程均為4~20mA，此時(shí)比例度P是放大倍數(shù)的倒數(shù)。即：

116.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.2比例控制（P）（3-4）舉例：（對(duì)于DDZ-Ⅲ型比例控制器）當(dāng)比例度為50%、100%、200%時(shí)，分別說(shuō)明只要偏差e變化占儀表全量程的50%（8mA）、100%（16mA）時(shí)，控制器的輸出就可以變化全量程（16mA）；P=200%說(shuō)明偏差e變化32mA，控制器輸出才能變化全量程（16mA），而偏差e最大只能變化16mA，控制器的輸出就只能變化8mA，在此區(qū)間內(nèi)e和y是成比例的，此區(qū)間外，控制器就只能處于飽和狀態(tài)。126.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.2比例控制（P）總結(jié)比例控制：控制器的比例度P越小，它的放大倍數(shù)就越大，它將偏差放大的能力越強(qiáng)，控制力也越強(qiáng)，反之亦然。比例控制作用的強(qiáng)弱通過(guò)調(diào)整比例度P實(shí)現(xiàn)。比例控制的優(yōu)點(diǎn)：是控制及時(shí)，反應(yīng)靈敏，偏差越大、控制力度越大。缺點(diǎn)：控制結(jié)果存在余差。136.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.2比例控制（P）圖3-3簡(jiǎn)單的自力式比例控制系統(tǒng)示意圖浮球：測(cè)量元件活塞閥杠桿（控制器）146.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)

原來(lái)系統(tǒng)處于平衡，進(jìn)水量與出水量相等，此時(shí)進(jìn)水閥有一開(kāi)度。

t=0時(shí)，出水量階躍增加，引起液位下降，浮球下移帶動(dòng)進(jìn)水閥開(kāi)大。當(dāng)進(jìn)水量增加到與出水量相等時(shí)，系統(tǒng)重新平衡，液位也不再變化。

156.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)

如果e=0，則活塞無(wú)法提高，Q1無(wú)法加大，調(diào)節(jié)無(wú)法進(jìn)行。比例調(diào)節(jié)作用是以偏差存在為前提條件，不可能做到無(wú)靜差調(diào)節(jié)。166.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.3比例積分控制（PI）圖3-5積分控制的階躍響應(yīng)積分控制作用的輸出變化量y是輸入偏差e的積分。（3-5）積分時(shí)間常數(shù)當(dāng)輸入偏差是幅值為E的階躍信號(hào)時(shí)，（3-5）式為：積分控制優(yōu)點(diǎn)：可以到達(dá)無(wú)余差。積分控制的缺點(diǎn)：控制作用是隨著時(shí)間積累才逐漸增強(qiáng)的，控制動(dòng)作緩慢，控制不及時(shí)。一般不單獨(dú)使用。由圖可見(jiàn)，當(dāng)有偏差存在時(shí)，輸出信號(hào)隨著時(shí)間增大（或減?。?。當(dāng)偏差為零時(shí)，輸出停止變化，保持在某一值上。因而積分控制器組成控制系統(tǒng)可以達(dá)到無(wú)余差。176.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.3比例積分控制（PI）比例積分控制規(guī)律：

（3-6）比例積分控制作用優(yōu)點(diǎn)：控制及時(shí)，又能消除余差，可提高系統(tǒng)的控制精度，比例度P和積分時(shí)間兩個(gè)參數(shù)均可調(diào)整。若偏差是幅值為E的階躍干擾186.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.3比例積分控制（PI）比例積分控制規(guī)律：

（3-6）積分時(shí)間越小，積分作用越強(qiáng)；積分時(shí)間越大，積分作用越弱。當(dāng)積分時(shí)間為無(wú)窮大，積分作用消失，為純比例控制器。196.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.4比例微分控制（PD）微分控制規(guī)律，就是控制器輸出信號(hào)的變化與偏差信號(hào)的變化速率成正比：（3-7）對(duì)于慣性較大的對(duì)象，常常希望能加快控制速度，此時(shí)可增加微分作用。理想微分式中：TD—微分時(shí)間常數(shù)TD越大，微分作用越強(qiáng)；

TD等于零時(shí)，微分作用消失。206.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)圖3-6理想微分的階躍響應(yīng)當(dāng)輸入偏差為階躍信號(hào)時(shí)，微分輸出為一沖激信號(hào)。由于理想微分運(yùn)算的輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間太短，往往不能有效推動(dòng)閥門(mén)。實(shí)際應(yīng)用中，一般加以慣性延遲，稱(chēng)為實(shí)際微分。圖3-7實(shí)際微分的階躍響應(yīng)216.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.4比例微分控制（PD）微分的特點(diǎn)：是能起到超前控制的作用。即按照偏差變化的速度控制，能在偏差很小時(shí)，提前增大控制作用，改善控制品質(zhì)。在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，微分立即產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作用，使偏差盡快地消除于萌芽狀態(tài)之中。缺點(diǎn)：微分對(duì)靜態(tài)偏差毫無(wú)控制能力。當(dāng)偏差存在，但不變化時(shí)，微分輸出為零，即控制作用為零。因此微分作用不能單獨(dú)使用，必須和P或PI結(jié)合，組成PD控制或PID控制。226.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.4比例微分控制（PD）

（3-8）比例微分控制作用可提高系統(tǒng)的控制速度，對(duì)慣性大的對(duì)象用比例微分，可以改善控制質(zhì)量，減小最大偏差，縮短控制時(shí)間。理想的比例微分控制理想微分作用持續(xù)時(shí)間太短，執(zhí)行器來(lái)不及響應(yīng)。一般使用實(shí)際的比例微分作用。eAttyty236.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)6.1.5比例積分微分控制（PID）圖3-8PID的階躍響應(yīng)比例積分微分控制規(guī)律為：（3-8）將比例、積分、微分三種控制規(guī)律結(jié)合在一起，只要三項(xiàng)作用的強(qiáng)度配合適當(dāng)，既能快速調(diào)節(jié)，又能消除余差，可得到滿意的控制效果。當(dāng)控制對(duì)象慣性較大且控制精度要求較高時(shí)，可將比例積分微分合用。246.1基本控制規(guī)律及特點(diǎn)

PID控制作用中，比例作用是基礎(chǔ)控制；微分作用是用于加快系統(tǒng)控制速度；積分作用是用于消除靜差。etty256.2模擬式控制器

模擬式控制器用模擬電路實(shí)現(xiàn)控制功能的儀表。其發(fā)展經(jīng)歷了Ⅰ型（用電子管）、Ⅱ型（用晶體管）和Ⅲ型（用集成電路）。266.2模擬式控制器6.2.1DDZ-III型儀表的特點(diǎn)1）使用國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦的統(tǒng)一信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)為DC4~20mA，控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)DC1~5V，信號(hào)電流與電壓的轉(zhuǎn)換電阻為250Ω。

2）采用集成電路，儀表的電路簡(jiǎn)化、精度提高、可靠性高、維修工作量小。

3）整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。二線制：

24VDC電源和4~20mA輸出信號(hào)共用二根導(dǎo)線，互相不影響。276.2模擬式控制器6.2.2DDZ-III型控制器的組成與操作圖3-9全刻度指示調(diào)節(jié)器面板1.自動(dòng)/軟手操/硬手操切換鍵2.輸入指示器(紅黑雙針)3.內(nèi)給定設(shè)定輪4.硬手操桿5.輸出指針6.軟手操桿7.外給定指示燈8.閥門(mén)調(diào)節(jié)區(qū)域記憶針9.輸出指示器10.儀表標(biāo)牌11、12.手操器插孔286.2模擬式控制器6.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例圖3-11DDZ-III型調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)框圖工作原理：調(diào)節(jié)器接收變送器輸出的測(cè)量信號(hào)（4~20mA或

1~5V），在輸入電路中與給定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào)。然后在PD與PI電路中進(jìn)行PID運(yùn)算，由輸出電路轉(zhuǎn)換為4~20mA直流電流輸出。296.2模擬式控制器6.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例圖3-11DDZ-III型PID調(diào)節(jié)器的原理電路S1：工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S3：積分換檔開(kāi)關(guān)S4：標(biāo)定指示與測(cè)量指示開(kāi)關(guān)S5：標(biāo)定指示與測(cè)量指示開(kāi)關(guān)S6：內(nèi)外給定選擇開(kāi)關(guān)S7：正反作用選擇開(kāi)關(guān)306.2模擬式控制器6.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例6.2.輸入電路輸入電路的任務(wù)：（1）是實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)與給定信號(hào)的相減，得到偏差信號(hào)電壓。（2）在輸入電路中進(jìn)行電平移動(dòng)，把偏差電壓的電平抬高到以+10V為起點(diǎn)變化的電壓。由疊加原理可寫(xiě)出放大器同相及反相輸入端電壓V+、V-表達(dá)式：（3-11）（3-10）I1I'2I'3I'1I2I3反相端:同相端:316.2模擬式控制器6.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例6.2.3.1輸入電路設(shè)A1為理想放大器，則有：V+＝V-，由上兩式可得：（3-11）（3-10）（3-12）公共地線干擾電壓I1I'2I'3I'1I2I3326.2模擬式控制器6.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例6.2.3.1輸入電路（3-12）1）輸入電路能實(shí)現(xiàn)測(cè)量值與給定值的相減，獲得放大兩倍的偏差信號(hào)；2）輸出電壓Vo1與公共地線上的壓降Vcm1、Vcm2無(wú)關(guān)。3）輸入電路接受兩個(gè)以0V為起點(diǎn)的測(cè)量和給定信號(hào)，而輸出以VB=10V為起點(diǎn)的偏差電壓，實(shí)現(xiàn)了電平移動(dòng)的要求。I1I'2I'3I'1I2I333電平移動(dòng)

Vi、VS都是以地為基準(zhǔn)的電壓信號(hào)，而運(yùn)放IC器件+24VDC供電時(shí)，其正常輸入、輸出信號(hào)電壓范圍應(yīng)在2～19V。為使運(yùn)算信號(hào)符合要求，必須將基準(zhǔn)電壓從0V抬高到VB=10V

，即進(jìn)行電平移動(dòng)。

34因?yàn)閂s=1～5V，VCM1=VCM2=0～1V

則顯然，IC不能正常放大。如果VB=0VB=10V時(shí)，

V+=V-=3.7～5.7V

保證了IC共摸電壓在允許范圍之內(nèi)，能正常放大。V+V-35而且VB=0時(shí)，VO1=-2（Vi-VS）=-8～+8V也不符合后面PID電路IC的范圍要求。VB=10時(shí)：VO1=-2（Vi-VS）=2～18V

使后面PID電路的IC工作于允許電壓范圍之內(nèi)。＋－366.2模擬式控制器6.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例圖3-13PID運(yùn)算電路6.2.3.2PID運(yùn)算電路PD電路（比例微分）PI電路（比例積分）由PI和PD兩個(gè)運(yùn)算電路串聯(lián)而成，由于輸入電路中已采取電平移動(dòng)措施，故這里各信號(hào)電壓都是以VB=10V為基準(zhǔn)起算的。

373.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.2PID運(yùn)算電路1.PD電路分析PD電路的作用：對(duì)來(lái)自輸入電路的V01電壓信號(hào)，通過(guò)CD、RD進(jìn)行微分運(yùn)算，再經(jīng)過(guò)比例放大后輸出V02信號(hào)，作為PI電路的輸入信號(hào)。S8－通：引入微分S8－斷：無(wú)微分作用IDPD電路以A2為核心組成。微分作用可選擇用與不用。開(kāi)關(guān)S8打向“斷”時(shí)，構(gòu)成P電路；開(kāi)關(guān)S8打向“通”時(shí)，構(gòu)成PD電路。383.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.2PID運(yùn)算電路1.PD電路分析求PD電路的傳遞函數(shù)：若令：（3-13）ID393.2模擬式控制器1.PD電路分析（3-13）當(dāng)Vo1為階躍信號(hào)時(shí)，Vo2的時(shí)域響應(yīng)為：實(shí)際微分因子

可見(jiàn)，此電路的微分是實(shí)際的微分。

40

當(dāng)S8

置于“斷”時(shí)，微分被切除，A2只作比例運(yùn)算。有這時(shí)微分電容被開(kāi)關(guān)S8接在9.1K分壓電阻兩端，使CD右端始終跟隨電壓V01/n。當(dāng)開(kāi)關(guān)S8切換到“通”時(shí)，保證無(wú)擾動(dòng)切換。413.2模擬式控制器2.PI電路分析（PI電路以A3為核心組成）由于10μF電容積分需要較大電流，在A3輸出端加一功放三極管。S3－積分時(shí)間倍乘開(kāi)關(guān)?

當(dāng)其置于“×1”位置時(shí)，將1kΩ電阻懸空，1/m的分壓關(guān)系不存在，CI的充電電壓為Vo2；?

當(dāng)其置于“×10”位置時(shí)，將1kΩ接入電路，靜態(tài)V02被分壓輸入，CI的充電電壓為（1-1/m）Vo2，使CI的積分時(shí)間TI增大m倍（m≈10）。（S3為積分時(shí)間的換擋開(kāi)關(guān)）423.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.2PID運(yùn)算電路2.PI電路分析S3置于“×1”位置，A3反相輸入端電流：（忽略分壓電阻9.1kΩ

）解得：設(shè)：S3置于“×10”位置時(shí)：（3-14）433.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.2PID運(yùn)算電路2.PI電路分析（3-14）當(dāng)Vo2為階躍信號(hào)時(shí)，Vo3的時(shí)域響應(yīng)為：443.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.2PID運(yùn)算電路3.PID運(yùn)算電路的傳遞函數(shù)（3-14）（3-13）（3-12）PPDPIViV01VsV02V03453.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.2PID運(yùn)算電路3.PID運(yùn)算電路的傳遞函數(shù)（3-14）（3-13）（3-12）合并三式，得PID運(yùn)算電路的傳遞函數(shù)為：令：干擾系數(shù)比例度微分增益（3-15）463.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.2PID運(yùn)算電路3.PID運(yùn)算電路的傳遞函數(shù)干擾系數(shù)比例度微分增益（3-15）令：實(shí)際比例度實(shí)際積分時(shí)間實(shí)際微分時(shí)間忽略微分慣性項(xiàng)：實(shí)際的整定參數(shù)與刻度值（F=1時(shí)）之間的關(guān)系：成為理想的PID473.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.3輸出電路圖3-17輸出電路PI電路輸出（1~5V）（4~20mA

）輸出電流信號(hào)

調(diào)節(jié)器輸出電路的首要任務(wù)是將PID電路輸出的1～5V電壓轉(zhuǎn)換為4～20mA的電流輸出，同時(shí)還承擔(dān)電平移動(dòng)的任務(wù)，將以VB＝10V為起點(diǎn)變化的電壓轉(zhuǎn)換為0V為基準(zhǔn)的電流輸出。481.輸出電路以集成運(yùn)算放大器A4為核心；2.在A4后面用晶體管VT1、VT2組成復(fù)合管，進(jìn)行電流放大，同時(shí)以強(qiáng)烈的電流負(fù)反饋來(lái)保證良好的恒流特性。3.2.3.3輸出電路3.2模擬式控制器電路的特點(diǎn)：493.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.3輸出電路PI電路輸出（1~5V）（4~20mA

）輸出電流信號(hào)

設(shè)：R3＝R4＝10kΩ，R1＝R2＝4R3

由流過(guò)R2、R3電流相等：由流過(guò)R1、R4電流相等：由圖：503.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.3輸出電路PI電路輸出（1~5V）（4~20mA

）輸出電流信號(hào)

由圖：對(duì)比兩式：如果忽略電流If和電流IB，由：得：（3-16）取Rf＝62.5，則當(dāng)Vo3＝1～5V時(shí)，輸出電流I0＝4～20mA。

513.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.4手動(dòng)操作電路及無(wú)擾切換通過(guò)切換開(kāi)關(guān)S1可以選擇自動(dòng)調(diào)節(jié)“A”、軟手動(dòng)操作“M”、硬手動(dòng)操作“H”三種控制方式中任一種。自動(dòng)調(diào)節(jié)就是根據(jù)偏差作PID調(diào)節(jié)的控制方式，軟手動(dòng)操作及硬手動(dòng)操作都是手動(dòng)操作的控制方式。為了避免切換時(shí)給控制系統(tǒng)造成擾動(dòng)，要求電路設(shè)計(jì)中盡量做到自動(dòng)調(diào)節(jié)與手動(dòng)操作狀態(tài)間的平滑無(wú)擾動(dòng)切換。523.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.4手動(dòng)操作電路及無(wú)擾切換1.A、M間的切換（S1：自動(dòng)→軟手動(dòng)狀態(tài)）保持狀態(tài)積分上升與下降S4-1～S4-4：軟手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)硬手動(dòng)操作電位器

A→M無(wú)沖擊斷開(kāi)A3的輸入CM無(wú)放電回路VO3保持不變53M→A的切換

S1由A切向M時(shí)，聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)同時(shí)將積分電容CI右端接VB，由于放大器反向輸入端電位約為VB，當(dāng)S1再由M切回A時(shí)，由于電壓沒(méi)有突變，切換也是無(wú)擾動(dòng)的。543.2模擬式控制器1.A、M間的切換（S1：自動(dòng)→軟手動(dòng)狀態(tài)）積分上升與下降S4-1～S4-4：軟手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)S41或S42按下時(shí)：VM<0，輸出V03積分上升；S43或S44按下時(shí)：VM>0，輸出V03積分下降；S41、S44按下時(shí)：RM=RM1，為快速積分；S42、S43按下時(shí)：RM=RM1+RM2，為慢速積分。用這種手動(dòng)操作來(lái)改變調(diào)節(jié)器輸出，信號(hào)變化比較緩和，稱(chēng)為“軟手動(dòng)”。553.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例圖3-19硬手動(dòng)操作電路3.2.3.4手動(dòng)操作電路及無(wú)擾切換2.A、H間的切換（自動(dòng)→硬手動(dòng)狀態(tài)）變化緩慢地直流慣性環(huán)節(jié)當(dāng)切換開(kāi)關(guān)S1由自動(dòng)位置A切向硬手動(dòng)H時(shí)，放大器A3接成具有慣性的比例電路。56

傳遞函數(shù)慣性時(shí)間常數(shù)

T=RFCM=30×103×10×10-6=0.3sRF=RH

時(shí)，為增益為1的比例電路?？梢?jiàn)，VH改變時(shí)，VO3很快達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值。573.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.4手動(dòng)操作電路及無(wú)擾切換H→A的切換

S1由A切向H時(shí)，聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)同時(shí)將積分電容CI右端接VB，由于放大器反向輸入端電位約為VB，當(dāng)S1再由H切回A時(shí)，由于電壓沒(méi)有突變，切換也是無(wú)擾動(dòng)的。由A→H時(shí)，硬手動(dòng)操作桿的位置與調(diào)節(jié)器輸出指示位置不一致，則切換時(shí)調(diào)節(jié)器輸出會(huì)產(chǎn)生突變。A→H的切換是有擾切換。A→H前，須先調(diào)RPH與當(dāng)時(shí)的VO3一致，才能做到無(wú)擾動(dòng)切換。2.A、H間的切換（自動(dòng)→硬手動(dòng)狀態(tài)）583.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.4手動(dòng)操作電路及無(wú)擾切換3.M、H間的切換（軟手動(dòng)→硬手動(dòng)狀態(tài)）調(diào)節(jié)器由軟手動(dòng)狀態(tài)M→硬手動(dòng)狀態(tài)H時(shí)，同由A→H一樣，其輸出值將由原來(lái)的數(shù)值很快變到硬手動(dòng)電位器所確定的數(shù)值。所以M→H是有擾切換。M→H前，須先調(diào)RPH與當(dāng)時(shí)的VO3一致，才能做到無(wú)擾動(dòng)切換。H→M的切換調(diào)節(jié)器由H→M時(shí)，切換后放大器成為保持狀態(tài)，保持切換前的硬手動(dòng)輸出值，切換是無(wú)擾動(dòng)的。593.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例3.2.3.4手動(dòng)操作電路及無(wú)擾切換DDZ-III型PID調(diào)節(jié)器的切換特性：自動(dòng)（A）軟手動(dòng)（M）硬手動(dòng)（H）無(wú)擾無(wú)擾無(wú)擾需平衡才能無(wú)擾A→M：無(wú)擾切換M→A：無(wú)擾切換A→H：有擾切換H→A：無(wú)擾切換M→H：有擾切換H→M：無(wú)擾切換603.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例圖3-20全刻度指示電路3.2.3.5測(cè)量及給定指示電路電路將以0V為基準(zhǔn)的1～5VDC輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成以VB為基準(zhǔn)的1～5mADC電流信號(hào)，用電流表加以指示。613.2模擬式控制器3.2.3全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例圖3-20全刻度指示電路3.2.3.5測(cè)量及給定指示電路若R0＝1k，則Vi為1~5V時(shí)，I0即為1～5mA。因?yàn)椋汗实茫喝绻雎苑答佒冯娏鱅f，則流過(guò)表頭得電流為：62DDZ-Ⅲ型是模擬儀表的典型代表。實(shí)際電路中還有電源、補(bǔ)償、濾波、保護(hù)、調(diào)整等輔助環(huán)節(jié)。633.3數(shù)字式PID式控制器數(shù)字式調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)：數(shù)字式控制器式以微處理器微基礎(chǔ)的多功能控制儀表；可接受多路模擬量及開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)算控制；具有通信及故障診斷功能。數(shù)字PID控制器通過(guò)編程來(lái)設(shè)計(jì)PID調(diào)節(jié)功能的，又稱(chēng)可編程PID調(diào)節(jié)器，或可編程調(diào)節(jié)器。643.3數(shù)字式PID式控制器3.3.1SLPC單回路可編程調(diào)節(jié)器的電路原理模擬量輸入開(kāi)關(guān)量輸入輸出端通信接口模擬電壓輸出端電流輸出端監(jiān)視定時(shí)器故障報(bào)警高頻變壓器653.3數(shù)字式PID式控制器3.3.2SLPC的數(shù)字控制算