自动化仪表第一章模拟式控制器控制器将来自变送器的测量值与给定值相比较后产生的偏差进行比例(P)、积分(I)、微分(D)运算，并输出统一标准信号,去控制执行机构的动作，以实现对温度、压力、流量、液位及其他工艺变量的自动控制。第一节控制器的运算规律和构成方式二、PID控制器的运算规律2.实际PID控制器具有比例控制规律的控制器称为P控制器，其输出信号与输入偏差（当给定值不变时，偏差就是被控变量测量值的变化量）之间成比例关系。图1-2P控制器的阶跃响应特性PI运算规律图1-3理想PI控制器的阶跃响应特性当积分作用输出与比例作用输出相等时，实际PI控制器的特性积分增益KI控制点偏差和控制精度PD运算规律斜坡响应特性实际PD控制器的特性微分增益KDPID运算规律阶跃响应特性三、PID控制器的构成PID运算电路的构成方式偏差ε基型控制器对来自变送器的1～5V直流电压信号与给定值相比较后所产生的偏差进行PID运算，并输出4～20mA的控制信号。基型控制器有两个品种：全刻度指示控制器和偏差指示控制器。组成：由控制单元和指示单元组成。在基型控制器基础上增设附加电路可构成各种特种控制器，如抗积分饱和控制器、前馈控制器、输出跟踪控制器等，也可附加某些单元具有报警、限幅等功能。图1-11输入电路原理图图1-12集中供电在普通差动运算电路中引入误差的原理图图1-13引入导线电阻压降后的输入电路原理图输出信号Uo1仅与测量信号Ui和给定信号Us的差值成正比，比例系数为-2，而与导线上的压降Ucm1和Ucm2无关。IC1的输入端的电压UT、UF是在运算放大器共模输入电压的允许范围（2～22V）之内，所以电路能正常工作。把以零伏为基准的、变化范围为1～5V的输入信号，转换成以10V为基准的、变化范围为0～＋8V的偏差输出信号Uo1。三、PD电路在微分作用的情况下对于比例放大器有：在微分不加入的情况下PI电路的等效电路图+积分饱和2）积分饱和的影响五、PID电路传递函数n控制器的调节精度（在不考虑放大器的漂移、积分电容的漏电等因素时）为六、输出电路线路分析七、手动操作电路软手操电路软手操电路输出电压的变化量为：硬手操电路自动与手动操作的相互切换八、指示电路开关S处于测量位置时，IC5接收Ui信号结论：积分反馈型积分限幅控制器PI-P切换控制器偏差报警单元输出限幅单元一、积分反馈型积分限幅控制器二、PI-P切换控制器三、偏差报警单元假设R1》R3+R4，各电源内阻为零，电路在报警前有：UT9=UB+1/2UP，UF9=UB+1/2UPS和UT10=UB，UF10=UB+1/2（UP+UPS）。代入UT9＞UF9或UT10＞UF10(偏差报警条件)，得UP＞UPS或-UP＞UPS，即在︱UP︱＞UPS时，电路为报警状态。报警后，VT1和VT2均处于导通状态，解除报警的条件分以下两种情况来讨论：①在UP＞UPS报警后，由于此时UT9=UB+1/2（UP+UC），UF9=UB+1/2UPS，要解除报警必须满足UT9＜UF9，于是解除报警的条件为UP＜UPS-UC。②在-UP＞UPS报警后，由于此时UT10=UB+Ub，UF10=UB+1/2（UP+UPS）,要解除报警必须满足UT10＜UF10，于是解除报警的条件为-UP＜UPS-2Ub。在上述两种情况下，解除报警的滞后值分别为UC和2Ub。滞后值是根据实际需要特意设置的，否则在报警给定值附近将出现报警动作的振荡现象。解除报警时的滞后一般为1%～2%（满量程）。四、输出限幅单元思考题习题习题（续）