第四章自动控制仪表第一节概述第二节基本控制规律及其对系统过渡过程的影响控制器的基本控制规律一、双位调节1．控制规律双位调节系统的规律是当测量值大于给定值时，调节器输出为最小（或最大），而当测量值小于给定值时，则输出为最大（或最小），即调节器只有两个数出值。例：液位控制系统(1)H<△HL电磁阀全开⑵H>△HH电磁阀全闭二．比例调节工业上常用比例度δ代替Kp所谓比例度就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，例如比例作用控制器,温度量程400－800℃，控制器输出工作范围是4－20mA,当指示指针从600℃移到700℃此时控制器相应的输出从6mA变为14mA,其比例度δ的值为?解：比例度δ与放大倍数Kp成反比，Kp越大，表示控制作用越强，δ越大，表示控制作用越弱优点:调节及时，若有偏差，输出立即成比例变化，产生调节作用，偏差越大，输出的作用越强。缺点:有余差，受扰动后，稳定值不等于设定值。在t=t0时，系统外加一个干扰作用4、对系统过渡过程的影响一般地说，若对象的滞后τ较小、时间常数T较大以及放大倍数K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。三、积分调节3、比例积分调节规律Ti较大积分作用弱,调节时间长，消除静差缓慢四、微分调节2、微分特点优点：这种控制器用在系统中，即使偏差很小，只要出现变化趋势，马上就进行控制，故有超前控制之称。缺点：但它的输出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使数值很大，微分作用也没有输出，因而控制结果不能消除偏差不能单独使用这种控制器，它常与比例或比例积分组合构成比例微分或比例积分微分控制器。3、PD比例微分调节规律4、PID比例积分微分调节规律例1几种规律比较例2：某调节器处于反作用状态，当δ=80%，Ti=2min，Td=0时，在t=t0时刻加入一幅值为1mA的阶跃信号，若调节器的起始工作点为6mA，试画出调节器的输出波形图。解：例3：某调节器处于正作用状态，δ=100%，Ti=30s，Td=0，若调节器的起始工作点为6mA，试画出调节器在输入如下的输出波形图。1.比较环节1．组成主要由输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动切换电路、输出电路及指示电路等组成。2．工作过程来自变送器的信号→输入电路与给定信号比较→偏差→PID运算电路→输出转换电路→4－20mA3．仪表外观及操作无扰动切换在切换的瞬间,应当保持控制器的输出不变,这样才能使执行器的位置在切换过程中不致于突变,不会对生产过程引起附加的扰动,这称为无扰动切换第四节数字式控制器一、单回路数字调节器（YS-170）1、特点1）在外形、结构和使用上都与原来的模拟仪表十分相似；2）主要由软件实现各种不同的控制功能；3）微机化的数字调节器具有比模拟调节器更丰富的运算控制功能4）具备完善的数字通信功能，可以以数字通信的方式完成与集中的数字采集系统及上位计算机的信息交换．从而实现管理控制一体化。2．基本构成硬件:CPU＋M＋I/O+通信接口＋人机接口3．工作节拍4、功能1）运算控制功能２）备用功能３）程序功能4）上位通信功能5）自整定功能5、显示画面1）前面板介绍2)画面组的构成操作画面组调整画面组工程画面操作画面组回路画面趋势画面报警画面菜单画面细目画面工程画面组菜单画面细目画面小测验：1.PID控制中积分控制的主要目的是什么？消除余差2.微分作用可以用来（C）A.消除余差B.克服纯滞后C.克服容量滞后D.克服传递滞后4．设某PI调节器输入阶跃信号如图（e），判断图中哪一个是该调节器的输出响应曲线？B（A）图（a）；（B）图（b）；（C）图（c）；（D）图（d）。作业：P1395、9、15、16补充：请写出P、PI、PD、PID的数学表达式，并简述各规律的特点。画出在阶跃信号输入时控制器对应的输出图形，及系统被控变量最佳的过渡过程图形。节后交作业（11-20号）