2.15PID及其調(diào)節(jié)公開課一等獎(jiǎng)?wù)n件省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

§2-1基本概念基本控制算法,基本PID控制算法,PID調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn),調(diào)節(jié)器偏差的定義,調(diào)節(jié)器正反作用定義,正反作用的判斷辦法§2-2比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)規(guī)律(P調(diào)節(jié)),比例帶,調(diào)節(jié)過程,特點(diǎn),KC變化對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響§2-3積分調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)規(guī)律(I),過程,特點(diǎn),TI變化對(duì)性能指標(biāo)的影響,與P調(diào)節(jié)比較§2-4比例積分調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律(PI),調(diào)節(jié)過程,比例積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn),對(duì)系統(tǒng)控制性能指標(biāo)的影響,與P調(diào)節(jié)比較,積分飽和現(xiàn)象§2-5比例積分微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)(DerivativeControl),比例微分調(diào)節(jié)(PD),比例微分調(diào)節(jié)特點(diǎn),比例微分控制算法使用注意事項(xiàng),比例積分微分調(diào)節(jié)(PID),PID控制作用對(duì)過渡過程的影響

00:29No.1控制儀表概述控制儀表涉及:調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器調(diào)節(jié)器氣動(dòng)執(zhí)行器控制儀表模擬表數(shù)字表基地式儀表DDZ儀表智能調(diào)節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器組件組裝儀表執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器

00:29No.2氣動(dòng)控制儀表的特點(diǎn)

(QDZ)：構(gòu)造簡(jiǎn)樸，性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便，價(jià)格便宜；并且含有本質(zhì)安全防爆性能；特別合用于石油、化工等有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合。

00:29No.3電動(dòng)控制儀表的特點(diǎn)：能夠?qū)崿F(xiàn)無滯后的遠(yuǎn)距離傳送，同時(shí)又含有能源簡(jiǎn)樸、便于和計(jì)算機(jī)配合的特點(diǎn)。由于采用安全火花防爆方法解決了防爆問題，電動(dòng)儀表同樣也能應(yīng)用于易燃易爆的危險(xiǎn)場(chǎng)合，因此在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

00:29No.4單元組合式儀表(DDZ)12345667按各構(gòu)成環(huán)節(jié)的不同功效和使用規(guī)定，將整套儀表分為若干單元，各單元能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)某種功效，使用時(shí)能夠按生產(chǎn)工藝的不同規(guī)定挑選需要的單元加以組合，其特點(diǎn)是應(yīng)用靈活，通用性強(qiáng)，使用維護(hù)方便，特別合用于中、小公司的過程控制系統(tǒng)；

00:29No.5含有比傳統(tǒng)模擬儀表更為豐富的運(yùn)算和控制功效，它能夠提供多個(gè)軟件功效模塊，由顧客根據(jù)生產(chǎn)控制的規(guī)定通過組態(tài)完畢多個(gè)運(yùn)算解決和復(fù)雜控制，含有很大的應(yīng)用靈活性，但其軟件系統(tǒng)比較復(fù)雜?？删幊陶{(diào)節(jié)器

00:29No.6信號(hào)制及供電方式信號(hào)制----指在成套儀表系列中，各個(gè)儀表的輸入輸出間采用何種統(tǒng)一聯(lián)系信號(hào)來進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)膯栴}。氣動(dòng)控制儀表：0.02～0.1MPa

氣源壓力:

0.14MPa電動(dòng)控制儀表，電動(dòng)Ⅱ型：采用0～10mA（DC）電流信號(hào)電動(dòng)Ⅲ型：采用

4～20mA（DC）電流信號(hào)供電:24V（DC）1～5V（DC）電壓信號(hào)傳輸方式：進(jìn)出控制室的傳輸信號(hào)采用電流信號(hào)，控制室內(nèi)部各儀表間聯(lián)系信號(hào)采用電壓信號(hào)

00:29No.7調(diào)節(jié)規(guī)律概述調(diào)節(jié)規(guī)律:指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)與輸入偏差信號(hào)隨時(shí)間變化的規(guī)律。在單回路定值控制系統(tǒng)中，由于擾動(dòng)作用的存在，會(huì)使被控變量對(duì)給定值產(chǎn)生偏差，此偏差數(shù)值上等于被控變量測(cè)量值與給定值之差。即：e(t)=y(t)－r(t)式中e(t)——偏差，y(t)——被控變量的測(cè)量值，r(t)——被控變量的給定值調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)是相對(duì)于調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)e的輸出的變化量Δu。如果輸入e與輸出Δu的變化方向相似，則稱調(diào)節(jié)器為正作用調(diào)節(jié)器；反之，如果輸入e與輸出Δu變化方向相反，則稱調(diào)節(jié)器為反作用調(diào)節(jié)器。

00:29No.8調(diào)節(jié)規(guī)律的表達(dá)形式例：雙位調(diào)節(jié)或者

00:29No.9§2-1PID：基本概念控制器PID廣義被控對(duì)象給定值r被調(diào)量yeu統(tǒng)計(jì)表明生產(chǎn)過程80%的控制能夠用PID控制器構(gòu)成單回路反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行控制（簡(jiǎn)樸控制系統(tǒng)）。PID控制是比例積分微分控制的簡(jiǎn)稱。是一種負(fù)反饋控制。即控制器與廣義被控對(duì)象構(gòu)成的系統(tǒng)為閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。其作用是對(duì)輸入偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而緩和系統(tǒng)的不平衡，使系統(tǒng)輸出穩(wěn)定?？刂破魃婕扒笃詈蚉ID運(yùn)算

00:29No.101）比例（proportional）控制作用：控制作用u與偏差e成比例2）積分（integral）控制作用：控制作用u與偏差e對(duì)時(shí)間的積分成比例3）微分(derivative)控制作用：控制作用u與偏差e對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成比例1.基本控制算法

00:29No.112.基本PID控制算法傳遞函數(shù)為：抱負(fù)PID參數(shù)物理意義為：

00:29No.12實(shí)際PID的傳遞函數(shù)為：實(shí)際微分KC：比例系數(shù)TI：積分時(shí)間TD：微分時(shí)間KD：微分增益并聯(lián)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)

00:29No.133．PID調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)?原理簡(jiǎn)樸（合用和實(shí)現(xiàn)方便）?適應(yīng)性強(qiáng)（應(yīng)用面寬）?魯棒性強(qiáng)（對(duì)過程變化不敏感）4．調(diào)節(jié)器偏差的定義（1）按儀表制造業(yè)的規(guī)定：調(diào)節(jié)器偏差=測(cè)量值-給定值，即（2）控制系統(tǒng)偏差的定義：兩者相反！

00:29No.14（1）控制規(guī)律與環(huán)節(jié)的正反作用?慣用控制普通都采用PID控制，通過適宜調(diào)節(jié)比例常數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)控制規(guī)律?實(shí)際控制系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都有正反作用規(guī)律：測(cè)量環(huán)節(jié)：間接指標(biāo)與直接指標(biāo)反向?qū)?yīng)；控制環(huán)節(jié)：能夠用被測(cè)參數(shù)減去設(shè)定值，也能夠用設(shè)定值減去被測(cè)參數(shù)；執(zhí)行環(huán)節(jié)：控制信號(hào)加大執(zhí)行成果加大(如氣開閥)或減少(如氣關(guān)閥)5.調(diào)節(jié)器正反作用

00:29No.15正作用：e*(y-r)

↑(e(r-y)

↓)→u↑，即KC為負(fù)反作用：e*

(y-r)

↑(e(r-y)

↓)→u↓，即KC為正設(shè)立正反作用的目的：使控制系統(tǒng)能夠構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)！PID廣義被控對(duì)象給定值r被調(diào)量yeu控制器(調(diào)節(jié)器)2）調(diào)節(jié)器正反作用的定義e*和u變化方向相似e*和u變化方向相反

00:29No.16（2）調(diào)節(jié)器正反作用的設(shè)立設(shè)立的目的：確?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)負(fù)反饋準(zhǔn)則：控制系統(tǒng)的開環(huán)總增益為正開環(huán)總增益：各環(huán)節(jié)的增益之積環(huán)節(jié)增益為正：環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)，輸出也增加

00:29No.176．正反作用的判斷辦法:e（r-y）↑→e*(y-r)↓y↓對(duì)象K0為負(fù)，控制器作用應(yīng)使u↓正作用例1：如圖為過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，選擇控制器TC

00:29No.18擬定調(diào)節(jié)器正反作用的環(huán)節(jié)：1）根據(jù)工藝安全性的規(guī)定，擬定控制閥的作用方式，如氣開閥的增益為正，氣閉閥的增益為負(fù)；2）根據(jù)對(duì)象的輸入和輸出關(guān)系擬定對(duì)象增益的正負(fù)3）根據(jù)檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系擬定檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的增益正負(fù)4）根據(jù)負(fù)反饋準(zhǔn)則，擬定調(diào)節(jié)器的正反作用

00:29No.19負(fù)反饋準(zhǔn)則

00:29No.20氣開閥例二+++調(diào)節(jié)器反作用+

00:29No.21蒸汽氣閉閥例三：加熱系統(tǒng)++——調(diào)節(jié)器正作用

00:29No.22§2-2比例調(diào)節(jié)（proportionalControl）比例調(diào)節(jié)規(guī)律(P調(diào)節(jié))KC稱為比例增益（proportionalgain）δ稱為比例帶(proportionalband)u0是偏差e=0時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出初始值

方程為傳函為實(shí)際輸出為階躍響應(yīng)

00:29No.232.比例帶(比例度proportionalband)即e和u為無量綱、單元組合儀表、數(shù)字控制裝置時(shí)則有工程上慣用比例度(或稱比例帶)δ表達(dá)比例作用的強(qiáng)弱,δ越大，比例調(diào)節(jié)作用越弱，δ越小，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)

00:29No.24δ的物理意義：使調(diào)節(jié)閥開度變化100%(即從全關(guān)到全開)所需要的被調(diào)量的變化范疇。*比例作用的線性關(guān)系只在一定范疇其作用在Kc較大時(shí)，|e|達(dá)成50%/Kc時(shí)，控制器輸出將達(dá)成0%——100%，e增大u將不再變化，進(jìn)入飽和狀態(tài)，是含有飽和區(qū)的比例特性，從局部看是線性，從整體看，是非線性

00:29No.25?比例帶指在這樣偏差內(nèi)u與e為線性關(guān)系☆考慮儀表刻度不均勻性，比例度也可定義為

00:29No.263.調(diào)節(jié)過程：

00:29No.27比例度對(duì)控制過程的影響比例度的選擇原則:若對(duì)象的滯后較小，時(shí)間常數(shù)較大以及放大倍數(shù)較小，那么能夠選擇小的比例度來提高系統(tǒng)的敏捷度，從而使過渡過程曲線的形狀較好。反之，為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就要選擇大的比例度來確保穩(wěn)定。

00:29No.28曲線1—比例調(diào)節(jié)器靜特性曲線2—熱水流量Q0對(duì)象靜特性曲線3—熱水流量下降為Q1對(duì)象靜特性θTθC冷水Q蒸汽D冷凝水熱水調(diào)節(jié)器為反作用例：加熱器出水控制系統(tǒng)/P34μ100μμ0oQ0Q1θθ1θ0<12θBAμA3θA穩(wěn)態(tài)誤差B殘差=？無調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn):及時(shí)、快速，缺點(diǎn)是存在靜態(tài)誤差，因此亦稱有差調(diào)節(jié)。

00:29No.29例：水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

00:29No.304.比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)

?調(diào)節(jié)作用及時(shí)。KC

↑→調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)?調(diào)節(jié)有差自衡對(duì)象：非自衡對(duì)象：比例調(diào)節(jié)也稱為粗調(diào)Δ越小，穩(wěn)態(tài)誤差越小

00:29No.315.KC變化對(duì)系統(tǒng)控制性能指標(biāo)的影響KC增加擾動(dòng)KC↑δ↓衰減率ψ↓穩(wěn)態(tài)誤差ess↓超調(diào)量σ↑振蕩頻率ω↑

00:29No.321.積分調(diào)節(jié)規(guī)律(I調(diào)節(jié))，S0為積分速度，表明積分作用的大小，即偏差為1時(shí)輸出信號(hào)的變化率工業(yè)調(diào)節(jié)器慣用其倒數(shù)TI表達(dá)積分作用大小，TI稱為積分時(shí)間，即

00:29No.33l1l2p自力式氣壓調(diào)節(jié)閥RWp>p0時(shí)，杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)閥桿向下移動(dòng)，關(guān)小閥門，氣體較少地通過閥門，造成閥后壓力下降。閥桿的移動(dòng)速度與壓力偏差成正比當(dāng)壓力逐步恢復(fù)到p=p0時(shí)，閥門停在一種新位置變化針形閥的開度可變化積分速度S0(1/TI)的大小2.調(diào)節(jié)過程/P36

針閥

00:29No.343.積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)

?無差調(diào)節(jié)，故也稱為細(xì)調(diào)?調(diào)節(jié)作用不及時(shí)TI太大TI適當(dāng)TI太小TI過小?浮動(dòng)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)閥開度與當(dāng)時(shí)的被調(diào)量的數(shù)值本身沒有直接關(guān)系?積分作用使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差

TI

↓→調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)

00:29No.354.TI變化對(duì)系統(tǒng)控制性能指標(biāo)的影響擾動(dòng)TI↑S0↓衰減率ψ↑穩(wěn)態(tài)誤差ess=0超調(diào)量σ↓振蕩頻率ω↓

00:29No.365.與P調(diào)節(jié)比較蘭線為二階對(duì)象比例調(diào)節(jié)靜態(tài)：I調(diào)節(jié)優(yōu)于P調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)：P調(diào)節(jié)優(yōu)于I調(diào)節(jié)σjω紅線為二階對(duì)象積分調(diào)節(jié)

00:29No.37?系統(tǒng)穩(wěn)定性下降（加了一種位于原點(diǎn)的開環(huán)極點(diǎn)）?靜態(tài)：無穩(wěn)態(tài)誤差；?動(dòng)態(tài)：由于調(diào)節(jié)不及時(shí)σ較大?在相似的穩(wěn)定裕度下，σ↑，振蕩頻率低，調(diào)節(jié)過程加長(zhǎng)結(jié)論積分調(diào)節(jié)即使可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但調(diào)節(jié)緩慢，動(dòng)態(tài)超調(diào)量加大，并且使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。工業(yè)上普通不單獨(dú)使用積分調(diào)節(jié)作用

00:29No.381.比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律（PI）PI輸出響應(yīng)由比例和積分兩部分構(gòu)成當(dāng)t=TIΔu=2KCΔe0由此可擬定積分常數(shù)。

00:29No.39TI稱為積分時(shí)間，或重定時(shí)間；積分時(shí)間TI的物理意義：在階躍信號(hào)作用下，控制器積分作用的輸出等于比例作用的輸出所經(jīng)歷的時(shí)間。積分時(shí)間越短，表達(dá)積分項(xiàng)的上升速度越快，故積分作用越強(qiáng);反之，積分作用越強(qiáng)。

00:29No.40積分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響圖示為同樣比例度下積分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響。由圖中曲線３能夠看出，TI過大時(shí)積分作用不明顯，余差消除也慢，從圖中曲線１、２能夠看出，TI較小時(shí)易于消除余差，但TI過小，系統(tǒng)的振蕩加劇。相比之下，曲線２比較抱負(fù)。

00:29No.41θTθC冷水Q蒸汽D冷凝水熱水PI調(diào)節(jié)2.調(diào)節(jié)過程：

t1t2

00:29No.42控制器積分時(shí)間變化時(shí)的輸出曲線

00:29No.43

00:29No.44☆對(duì)穩(wěn)定性的影響（從幅頻特性分析）對(duì)象和控制器分別表達(dá)為積分作用引入相位向量在KC不變時(shí)，TI↓，積分作用越強(qiáng)，穩(wěn)定性越差，幅值裕量下降，相角裕量下降振蕩頻率下降

00:29No.453．比例積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)?無差調(diào)節(jié)（吸取了積分規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)）?調(diào)節(jié)及時(shí)（吸取了比例規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)）?浮動(dòng)調(diào)節(jié)KC不變TI↓S0↑衰減率ψ↓穩(wěn)態(tài)誤差ess=0超調(diào)量σ↑振蕩頻率ω↑TI不變KC↑δ

↓衰減率ψ↓穩(wěn)態(tài)誤差ess↓超調(diào)量σ↑振蕩頻率ω↑4.對(duì)系統(tǒng)控制性能指標(biāo)的影響

00:29No.465.與P調(diào)節(jié)比較在P調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上加入積分I，將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，為保持控制系統(tǒng)原來的衰減率，PI調(diào)節(jié)器比例帶必須適宜加大

00:29No.476.積分飽和現(xiàn)象

(windup)

有I系統(tǒng)中，在某范疇內(nèi)I輸出uI與e的時(shí)間積分成正比，若由于某種因素（如閥門），被調(diào)量偏差一時(shí)無法消除，然而調(diào)節(jié)器還是要試圖校正這個(gè)偏差，而控制輸出達(dá)成一定限值后就不再繼續(xù)上升或下降，調(diào)節(jié)器將進(jìn)入飽和狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為積分飽和積分飽和現(xiàn)象將造成調(diào)節(jié)滯后，對(duì)穩(wěn)定、以及預(yù)期的控制目的將產(chǎn)生不利的影響。在積分控制的應(yīng)用中，積分飽和則是指積分過量(windup)現(xiàn)象

00:29No.48儀表范疇的最大(小)值(電動(dòng)20mA和4mA，氣動(dòng)0.1MPa和0.02MPa)，達(dá)成最大(小)極限值(如氣動(dòng)的0.14～0.16MPa和0MPa)偏差反向時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出不能及時(shí)反向，要一定延時(shí)后，調(diào)節(jié)器輸出才干從極限值回到儀表范疇的最大(小)值，期間調(diào)節(jié)器不能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，造成調(diào)節(jié)不及時(shí)。?內(nèi)因是調(diào)節(jié)器包含積分控制作用，積分輸出達(dá)成某一限值；?外因是控制器長(zhǎng)久存在偏差,控制器輸出會(huì)不停增加或減小,直到極限值。如閥關(guān)閉或控制器未選中檔

00:29No.49積分飽和和積分過量：?I和P作用同樣，在一定范疇內(nèi)起作用，輸出達(dá)成限值后就不再升或降，即積分作用的飽和特性；?常將積分過量稱為積分飽和；?當(dāng)偏差存在時(shí)由于I作用，調(diào)節(jié)器輸出可在任意位置，可消除靜差；?e存在時(shí)因I輸出在任意位置，當(dāng)達(dá)某一限值使誤差反向時(shí)，則積分飽和造成輸出不能及時(shí)反向；?積分飽和造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能及時(shí)變化方向的現(xiàn)象稱為積分飽和現(xiàn)象

00:29No.50例：壓力安全放空系統(tǒng)當(dāng)P高于設(shè)定值，應(yīng)當(dāng)放空。但在P達(dá)成設(shè)定值時(shí)(t2)，偏差反向，輸出因積分作用未反向而始終上升到0.14MPa。但輸出下降到0.1MPa(t3)，控制閥才開始打開，偏差反向后，輸出不能及時(shí)反向，造成動(dòng)態(tài)偏差加大，控制品質(zhì)變差氣關(guān)閥

反作用t1時(shí)刻p等速升誤差反向0.1MPa下列控制閥開始打開控制器未起作用

00:29No.51給定值r被調(diào)量yeu-閥門μθTθC冷水Q蒸汽D冷凝水熱水yuμr調(diào)節(jié)滯后P34圖2.3/PI調(diào)節(jié)氣開式反作用

00:29No.52☆積分飽和的避免積分外反饋PI調(diào)節(jié)器內(nèi)部切換實(shí)現(xiàn)避免積分飽和的方略：在偏差為零時(shí)，第一項(xiàng)不超限采用輸出限幅：只對(duì)調(diào)節(jié)器的輸出限幅采用對(duì)限幅：辦法

00:29No.53如取一定值UB，則UB=0時(shí)積分為0，從而避免積分飽和，在選擇、串級(jí)控制系統(tǒng)中常采用積分外反饋

00:29No.54例如在正反饋回路中加入一種間隙單元

?

u<uhLS選反饋信號(hào)f=u，正常積分(不考慮HS)

?積分飽和時(shí)u=uh，則LS選f=ua，切換為比例作用

?若負(fù)荷uh=0，無HS，則e較大時(shí)ua很小，當(dāng)e減小時(shí)，u在零下將持續(xù)一段，調(diào)節(jié)速度變慢；

?若使LS的輸入為Sh，且Sh

≥uq，uq為比例工作點(diǎn)，e=0時(shí)u=uq切為比例作用

00:29No.551.微分調(diào)節(jié)（DerivativeControl）1euKD0.632KDTD/KDD調(diào)節(jié)僅根據(jù)e的變化速度來產(chǎn)生控制信號(hào)，e不變則沒有控制輸出。微分調(diào)節(jié)不單獨(dú)使用實(shí)際微分傳遞函數(shù)單位階躍響應(yīng)

00:29No.562.比例微分調(diào)節(jié)（PD）微分時(shí)間TD（derivativetimeconstant）：在單位斜坡信號(hào)作用下，達(dá)成同樣輸出時(shí)PD比P作用提前達(dá)成，提前的時(shí)間就是微分時(shí)間。?抱負(fù)PD控制算法?抱負(fù)PD特點(diǎn)：☆對(duì)高頻信號(hào)放大系數(shù)大，頻率越高放大系數(shù)越大☆階躍輸入下輸出脈沖，對(duì)控制無益且實(shí)施困難。單位斜坡響應(yīng)比例微分輸出的大小與偏差變化速度及微分時(shí)間ＴＤ成正比。微分時(shí)間越長(zhǎng)，微分作用越強(qiáng)。

00:29No.57調(diào)節(jié)規(guī)律的表達(dá)形式——比例微分調(diào)節(jié)(PD)對(duì)PID調(diào)節(jié)器而言，當(dāng)積分時(shí)間TI→∞時(shí)，控制器呈PD調(diào)節(jié)特性。此時(shí)輸出與輸入的關(guān)系如式所示。tet△u抱負(fù)PD控制器的階躍響應(yīng)曲線在階躍信號(hào)輸入的瞬間，控制器的輸出為無窮大，其它時(shí)間輸出為零。

00:29No.58?實(shí)際比例微分調(diào)節(jié)（PD）單位階躍響應(yīng)1uKD/δ0.632(KD-1)/

δTD/KDe1/δKD普通取5～10

00:29No.59面積為微分作用大小頻率特性TD

00:29No.603.比例微分調(diào)節(jié)特點(diǎn)相似衰減率下?TD↑→微分調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)?有差調(diào)節(jié)，余差與比例調(diào)節(jié)相似；?超前調(diào)節(jié)，適宜微分可減小超調(diào)量，減少振蕩傾向。PD系統(tǒng)和P系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程TD對(duì)PD控制過程的影響

00:29No.61微分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響PD控制優(yōu)點(diǎn)：提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)改善過程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，克制過渡過程的最大動(dòng)態(tài)偏差，有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PD控制局限性之處：普通只適應(yīng)于時(shí)間常數(shù)較大或多容過程的調(diào)節(jié)控制，而不合用于流量、壓力等某些變化激烈的過程。另首先,當(dāng)微分作用太強(qiáng)時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)中的控制閥頻繁啟動(dòng),易造成系統(tǒng)振蕩。PD控制普通總是以比例動(dòng)作為主，微分動(dòng)作為輔。

00:29No.62?微分改善高階對(duì)象控制品質(zhì)?微分適宜，過大過小都不好；?不能改善純滯后對(duì)象品質(zhì)；?微分放大高頻噪聲，故流量、壓力用反微分或先對(duì)測(cè)量值濾波?實(shí)際PD中KD=1為比例作用，KD>1稱正微分，KD<1稱反微分?微分先行：對(duì)測(cè)量值微分，又稱測(cè)量微分，慣用于隨動(dòng)系統(tǒng)。4.比例微分控制算法使用注意事項(xiàng)微分先行PD階躍響應(yīng)

00:29No.635.比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)實(shí)際PID傳遞函數(shù)為抱負(fù)PID算法為抱負(fù)PID傳遞函數(shù)為

00:29No.64PID階躍響應(yīng)曲線比較抱負(fù)PID實(shí)際PID

00:29No.65調(diào)節(jié)規(guī)律的表達(dá)形式——比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)PID控制規(guī)律吸取了比例控制的快速反映功效、積分控制的消除余差功效和微分控制的預(yù)測(cè)功效，從控制效果看，是比較抱負(fù)的一種控制規(guī)律。階躍響應(yīng)特性能夠看作是PI階躍響應(yīng)曲線PD階躍響應(yīng)曲線的疊加。PID三作用控制器即使性能效果比較抱負(fù)，但并非任何狀況下都可采用PID三作用控制器。由于PID三作用控制器需要整定比例度、積分時(shí)間和微分時(shí)間三個(gè)變量，而在實(shí)際工程上是很難將這三個(gè)變量都整定到最佳值。

00:29No.66?氣動(dòng)調(diào)節(jié)器常采用PI與PD串聯(lián)連接，即其中

00:29No.67?電動(dòng)調(diào)節(jié)器采用更復(fù)雜的形式，等效傳函其中其中帶′為調(diào)節(jié)器參數(shù)的實(shí)際值，不帶的為刻度值。F稱為互干擾系數(shù)。

00:29No.68PID電路例……求U2（s）/U1(s),并闡明是什么控制器U2(S)/U1(S)=－(R1+1/C1S)/[(R0/C0S)/(R0+1/C0S)]=－(R1/R0+C0/C1+1/R0C1S+R1C0S)此控制為PID控制

00:29No.69DDZ-III調(diào)節(jié)器12345667DDZ－III型調(diào)節(jié)器正面圖1－位號(hào)牌2－內(nèi)外給定批示3－內(nèi)給定設(shè)定撥盤4-A/M/H切換5－閥位表6－軟手動(dòng)操作扳鍵7－雙針全刻度批示表

00:29No.70DDZ-III調(diào)節(jié)器

DDZ-Ⅲ型PID調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)元器件以線性集成電路為主，大大提高了可靠性，減少了功耗；提高了控制器的操作性能；易于控制器功效的擴(kuò)展；采用安全火花防爆方法，提高了穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，DDZ-Ⅲ型PID控制器中采用的運(yùn)算放大器是高增益高輸入阻抗的，因此含有較高的積分增益和良好的保持特性。DDZ-Ⅲ型控制器有兩個(gè)基型品種，全刻度批示控制器和偏差批示控制器。

00:29No.71DDZ-Ⅲ型PID調(diào)節(jié)器構(gòu)成原理PID調(diào)節(jié)器構(gòu)成框圖

00:29No.72

00:29No.73DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器輸入電路重要作用:對(duì)輸入信號(hào)和給定信號(hào)進(jìn)行綜合比較，獲得偏差信號(hào)并進(jìn)行放大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電平的移動(dòng)，把以零伏為基準(zhǔn)的輸入電壓轉(zhuǎn)換成以10V參考電壓為基準(zhǔn)的輸出電壓信號(hào)。VBIC1R1R6－+R2R4R7R3VSViVo1R8R5FT圖中以零伏（地）為基準(zhǔn)的測(cè)量信號(hào)Vi和給定信號(hào)VS，反相地加到運(yùn)算放大器IC1的兩個(gè)輸入端，電路的輸出是已經(jīng)進(jìn)行了電平移動(dòng)的以VB=10V為基準(zhǔn)的電壓信號(hào)VO1。

00:29No.74DDZ-III調(diào)節(jié)器

同相端：設(shè)為抱負(fù)運(yùn)放，，開環(huán)增益為反相端：對(duì)于抱負(fù)運(yùn)放,VBIC1R1R6－+R2R4R7R3VSViVo1R8R5FTIC1輸入電路

00:29No.75PD電路RP1aR1RD斷CDV02KIC21KΩ9.1KΩ通+－V01VBVBRP1aV02IC2+－VTRDCD1KΩ9.1KΩV01VB比例微分電路對(duì)VO1進(jìn)行比例微分運(yùn)算。無源比例微分網(wǎng)絡(luò)比例電路

微分電路構(gòu)成

00:29No.76PI電路

PI電路的作用是對(duì)PD電路的輸出信號(hào)VO2進(jìn)行比例積分運(yùn)算，然后輸出以10V為基準(zhǔn)的1～5V的電壓信號(hào)至輸出電路。PI電路PI電路的等效電路VB24VV02自CI×1K1－+IC3DWBG12.4KD3.9K軟硬硬軟自K2×109.1KRI1KV03自CMK1D3.9K軟硬硬軟自K2自K3K1D3.9K軟硬硬軟自K2CMV03V02CI－+IC3RI硬手操信號(hào)軟手操信號(hào)

00:29No.77PID整機(jī)傳遞函數(shù)

00:29No.78PID整機(jī)傳遞函數(shù)令干擾系數(shù)比例度微分增益

F——互相干擾系數(shù)

00:29No.79輸出電路

00:29No.80手操電路自動(dòng)”A”,軟手動(dòng)”M”、硬手動(dòng)”H”三種控制方式M:積分輸出H:比例輸出

00:29No.81批示電路含有電平移動(dòng)的差動(dòng)輸入比例電路

00:29No.82數(shù)字調(diào)節(jié)器定程序調(diào)節(jié)器

可編程調(diào)節(jié)器

混合調(diào)節(jié)器批量調(diào)節(jié)器數(shù)字式調(diào)節(jié)器類型：特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了模擬儀表與計(jì)算機(jī)一體化將CPU引入控制器，使其功效得到來很大的增強(qiáng)，提高了性能價(jià)格比。同時(shí)考慮到人們長(zhǎng)久以來的習(xí)慣，數(shù)字控制器在外形構(gòu)造、面板布置、操作方式等方面保存了模擬調(diào)節(jié)器的特性。

00:29No.83DDZ-III調(diào)節(jié)器--數(shù)字調(diào)節(jié)器運(yùn)算控制功效強(qiáng)數(shù)字控制器含有比模擬調(diào)節(jié)器更豐富的運(yùn)算控制功效，一臺(tái)數(shù)字控制器既可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)樸PID控制，也能夠?qū)崿F(xiàn)串級(jí)控制、前饋控制、變?cè)鲆婵刂坪褪访芩官r償控制；既能夠進(jìn)行持續(xù)控制，也能夠進(jìn)行采樣控制、選擇控制和批量控制。另外，數(shù)字控制器還可對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行解決，如線性化、數(shù)據(jù)濾波、標(biāo)度變換、邏輯運(yùn)算等。通過軟件實(shí)現(xiàn)所需功效數(shù)字控制器的運(yùn)算