注: 正反作用
INC / DEC
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10
第二节 调节器的控制规律
调节器的控制规律中最基本的作用是:
比例(P)、积分(I)和微分(D)作用 常用的调节器按其控制规律可 分为：
比例调节器（P）、 比例积分调节器（PI）、 比例微分调节（PD）、 比例积分微分调节器（PID）
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一、基本调节作用
1. 比例作用 (P作用)
斜坡响应曲线:
a
)
导前时间
(b)
-
20
二、调节器的控制规律
3. 比例微分(PD)调节器
实际比例微分T 调D 节d器dt的 动态方程1式(为e:Td d det)
传递函数为:W PD(s)E ssTD1 s11(1Tds)
TD : PD调节器的微分惯性时间常数
惯性环节
-
21
二、调节器的控制规律
3. 比例微分(PD)调节器
-
2
知识点一：DDZ仪表的发展历程
2、DDZ—Ⅱ型系列 六七十年代晶体管 ；0～10mA DC统一标准信 号；标准化、系列化和通用化
3、DDZ—Ⅲ型系列
七八十年代；线性集成电路；4～20mA DC(或 1—5V DC) ；24V DC电源的集中统一供电
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3
知识点二：手自动切换
自动控制系统中，需要手动自动双向无扰切换
特点为：
（1）微分作用具有超前调节的特点 （2）能提高控制过程的稳定性 （3）不能单独使用
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14
一、基本调节作用
总结:
比例作用能单独地执行调节任务,并能使控制过程趋于稳定, 但使被调量产生静态偏差。
积分作用只有极少的情况(对象自平衡能力大,惯性和迟延很 小等)才能单独应用,会使控制过程变成振荡甚至不稳定 , 但能 使被调量元静态偏差。
用SAMA图例表达回路方框图时，常将一些符号画 在一起，这表示一个具体的仪表(或组件)具有哪些功能
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5
知识点三：SAMA组态
例1. 调节组件
测量 给定
K
T ≮≯
求测量和给定信号的偏差 对偏差值进行比例＋积分运算 手、自动切换功能 输出限幅
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6
知识点三：SAMA组态
例2.显示操作器 输出值
给定值 TA
(s)
s Es
KI s
积分速度
特点为：
（1）控制过程结束时,被调量与其给定值之间没有稳态偏差 (无差调节)； （2）积分作用在控制系统中是使控制过程振荡的因素,很少单 独使用
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13
一、基本调节作用
3.
微分作用(D作用)
Kd
动态方程式：
de dt
s
传递函数为：Wd(s) Es Kds
微分作用的比例系数
传递函数为: WPd(s)E ss1(1Tds)
微分时间越长 , 表示微分作用越强;比例带 δ不但影响比例作用的强弱而且也影响微分作用 的强弱 .
-
19
二、调节器的控制规律
3. 比例微分(PD)调节器
e
e de dt
0 Td
e0 t
0 Td 2
t
Td
0
t e0
1 0 Td
a
T
d
t
(
阶跃响应曲线:
程
传
递 函 数
W PID(s)E ss1(1T1isTds)
WPID(s)E ssTd1s11(1T1isTds)
Ti : 积分时间
-
17
二、调节器的控制规律
2. 比例积分(PI)调节器
PI 调节器的阶跃响应曲线
比例调节 + 积分调节 粗调 + 细调
e
e0
0
t
e0
e0
0
Ti
t
-
18
二、调节器的控制规律
3. 比例微分(PD)调节器
动态方程为 ： K peK dd d e tK p(eK K d pd d e t)1(e T dd d e t)
-
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二、调节器的控制规律
2. 比例积分(PI)调节器
动 传递态函方数程为为:：WPI (K s)p K E I0 sste d t 1K (p 1(e T1K iK sI p ) 0 te d t) 1 (e T 1 i 0 te d t)
KI : 调节器的积分速度, 即当偏差改变100% 时,调节机构 的移动速度
动态方程式： K p e
传递函数为：
s Wp(s) Es Kp
特点为：
比例作用的比例系数
（1）无惯性、无迟延、动作快,而且调节动作的方向正确, 在控 制系统中是促使控制过程稳定的因素；
（2）有差作用
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一、基本调节作用
2. 积分作用(I作用) t
KI
动态方程式：
edt
0
传递函数为：WI
测量值
示输 手 手 调 指 指
出动 ／ 整 示 示
值输 自 给 给 测
显出 动 定 定 量
驱 切 值 值值
动换
信
号
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7
例3.典型的控制回路
-
8
例3.典型的控制回路
差压变送器
调节器 气动调节阀
显示操作器
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例3.典型的控制回路
前馈信号
f(x)
给定值
A
ＰＩ调节器
气动调节阀 现场管道
流量变送器
输出值
第三章 控制仪表及调节器的控制规律
第一节、 控制仪表 ※第二节、调节器的控制规律
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1
第一节 控制仪表
知识点一：DDZ仪表的发展历程
电(D)动(D)单元组(Z)合仪表可以分为三个阶段： 1、DDZ—Ⅰ型系列
五六十年代；电子管和磁放大器为主要器件 ； 电压高、重量大，体积大，耗电大； 0～10mA DC作为统一的标准信号；调节、显示、操作等 三种功能是彼此分离。
实际PD调节器的阶跃响应曲线： 理想PD调节器的阶跃响应曲线：
e
e
0
e0
t
0
K
D
1
e0
0.632(KP 1)
0 Td
e0
t
0
-
e0 t
e0 t
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二、调节器的控制规律
4. 比例积分微分(PID)调节器
理想PID调节器
实际PID调节器
动
态
方
1(e1
Ti
t
0edtTd
de) dt
TDd d t1(eT 1i 0 tedtTdd de t)
微分作用不能单独使用,但能提高控制系统的稳定性,有效地 减少被调量的动态偏差.
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二、调节器的控制规律
1. 比例(P)调节器
传递函数为:
s Wp(s)Es
Kp
1
Kp ：调节器的比例系数,即偏差改变一个单位时，调节 机构的位移变化量，它是调节器的参数 ;
δ：比例系数Kp的倒数,即当调节机关的位置改变100% 时，偏差应有的改变量, 称为比例带，δ越大比例作用越 弱。
Hale Waihona Puke 在切换的前后，调节器输出应与执行 器的位置保持基本一致，这样，在切换过程 中调节机构的位置不会跳变即不会对过程引 起附加的扰动
手动/自动信号跟踪
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4
知识点三：SAMA（Scientific Apparatus Makers Association）组态
○ □ ◇ 手动信号处理，一般表示在仪表盘上安装仪表的功能