100
0
100
%
40%
说明
当温度变化全量程的40%时,控制器的输出从 0mA变化到10mA。在这个范围内,温度的变化和控 制器的输出变化Δp是成比例的。但是当温度变化 超过全量程的40%时 (在上例中即温度变化超过 40℃时) ,控制器的输出就不能再跟着变化了。
这是因为控制器的输出最多只能变化100%。 所以,比例度实际上就是使控制器输出变化全范围 时,输入偏差改变量占满量程的百分数。
所以，
K pmax pmin =1 emax emin
1 ( pmax pmin ) 100%= 1 100%
KC emax emin
KC
左下图为简单水槽的比例控制系统的过渡过程。
在 t=t0 时 ， 系 统 外 加一个干扰作用 液位开始下降 作用在控制阀上的信号
进水量增加 偏差的变化曲线
e ( pmax pmin ) 100%
p emax emin
比例度与输入输出的关系
1 ( pmax pmin ) 100%
KC emax emin
对于一只具体的比例控制 器，仪表的量程和控制器 的输出范围都是固定的,令
K pmax pmin emax emin
在单元组合式仪表中，输入、输出都是统一标准信 号4～20mA
三、积分时间对系统过渡过程的影响
积分时间对过渡过程的 影响具有两重性
当缩短积分时间,加强积分 控制作用时,一方面克服余差的 能力增加。另一方面会使过程 振荡加剧,稳定性降低。积分时 间越短,振荡倾向越强烈,甚至 会成为不稳定的发散振荡。
比例积分控制器对于多数系统都可采用，比例度 和积分时间两个参数均可调整。
3.1 过程控制仪表概述
过程控制仪表包括调节器（含可编程调节器）、 执行器、电\气转换器、安全栅等各种新型控制仪表 及装置。
❖ 分类： 1.按照能源分类：气动仪表；电动仪表 2.按信号类型：模拟式仪表；数字式仪表
❖调节器的功能
1、偏差显示：输入电路接收测量信号和给定信号， 两者相减后的偏差值大小和正负由偏差仪表显示。
➢ 当对象滞后很大时，可能控制时间较长、最大 偏差也较大；
✓ 积分控制作用在最后达到稳定时，偏差等 于零。
二、比例积分控制规律与积分时间
比例积分控制规律可用下式表示
p KC e KI edt
1 TI KI
p
KC
e
1 TI
edt
若偏差是幅值为A的阶跃干扰
在时间t = TI时，有
p
pP
pI
KC A
KC TI
At
p pP pI KC A KC A KC A 2pP
积分控制作用的输出变化量Δp与输 入偏差e的积分成正比，即
p KI edt
当输入偏差是常数A时
p KI edt KI At
微分,可得
dp dt
KIe
结 论
✓ 积分控制作用输出信号的大小不仅取 决于偏差信号的大小,而且主要取决于偏差 存在的时间长短。
✓ 积分控制器输出的变化速度与偏差成正比。
PID控制的优点：
1、原理简单，使用方便； 2、适用性强，应用范围广； 3、鲁棒性强，即其控制品质与被控对象的变化不敏 感。
PID调节规律—P控制
使控制阀的开度与被控变量的偏差成比例，根据 偏差的大小，控制阀可以处于不同的位置，这样 就有可能获得与对象负荷相适应的操纵变量，从 而使被控变量趋于稳定，达到平衡状态。
3.2 DDZ-III型模拟式调节器
❖ 调节器（DDZ-III型调节器） DDZ-III型调节器是III型电动单元组合仪表中的
一个重要单元。它接收变送器或转换器的DC 1～ 5v或DC 4～20mA测量信号为输入信号，与DC 1～5v或DC 4～20mA给定信号进行比较，并对 其偏差进行PID运算，输出DC 4～20mA标准统 一信号。
优点：反应快，控制及时 缺点：存在余差
结论
若对象的滞后较小、时间常数较大以及放 大倍数较小时，控制器的比例度可以选得小些， 以提高系统的灵敏度，使反应快些，从而过渡 过程曲线的形状较好。反之，比例度就要选大 些以保证稳定。
PID调节规律—I控制
一、积分控制规律及其特点
当对控制质量有更高要求时，就需要在比例控 制的基础上，再加上能消除余差的积分控制作用。
第三章 过程控制仪表
本章主要内容 3.1 过程控制仪表概述 3.2 DDZ-III型模拟式调节器 3.3 数字式控制器 3.4 执行器 3.5 安全栅
设定值
e 调节器
u 执行阀
检测变送器
被控量
过程
调节器（控制器）：将被控变量的测量值与给定值进行比较， 得到偏差信号，然后对得到的偏差信号进 行比例、积分、微分等运算，并将运算结 果以一定的信号形式送到执行器，进而实 现对被控变量的自动控制。
2、输出显示：调节器输出信号的大小由输出仪表显 示。 3、内、外给定的选择：定值控制时调节器内部提供 给定信号；随动控制时由外部提供给定信号。内、外 给定开关进行选择或者软件选择。 4、正、反作用选择 5、手动切换操作 6、抗积分饱和、输出限幅、输入越限报警等
❖执行器的作用
接受来自调节器的控制信号，改变其阀门开度，从而 达到控制介质流量的目的。
❖ DDZ-III型调节器作用
将输入信号（变送器送来的）与给定信号进行比 较，并对偏差信号进行PID运算，输出4～20mA 标准信号，送给执行器进行自动控制。
❖调节规律 是指输出信号随输入信号的变化规律。
比例积分微分调节规律（PID）：是指调节器的输 出分别与输入偏差的大小、积分和微分变化率成正比。
emax
e emin
/
p pmax pmin
100%
例：一只比例作用的电动温度控制器,它的量程是 100～200℃,电动控制器的输出是0～10mA ,假如当 指示值从140℃变化到160℃时,相应的控制器输出 从3mA变化到8mA ,这时的比例度为为 多少？
160
140 /200 8 3/10
一、比例控制规律及其特点
p KCe
e 比例控制器 Δp KC
比例控制器实际上是一个放大倍数可调的放大器
根据相似三角形原理
a b e p
所以，对于具有比例控制的控制器
பைடு நூலகம்
p
b a
e
KCe
二、比例度及其对控制过程的影响
1.比例度
比例度 是指控制器输入的变化相对 值与相应的输出变化相对值之比的百分数。