QQ303378211化学工业出版社www.cip.com.cn化工仪表及自动化第九章基本控制规律QQ303378211化学工业出版社内容提要www.cip.com.cn„位式控制„双位控制„具有中间区的双位控制„多位控制„比例控制„比例控制规律及其特点„比例度及其对控制过程的影响„积分控制„积分控制规律及其特点1化学工业出版社内容提要www.cip.com.cn„比例积分控制规律与积分时间„积分时间对系统过渡过程的影响„微分控制„微分控制规律及其特点„实际的微分控制规律及微分时间„比例微分控制系统的过渡过程„比例积分微分控制2化学工业出版社概论www.cip.com.cn控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系。即p=f(e)e=z−x在研究控制器的控制规律时经常是假定控制器的输入信号e是一个阶跃信号，然后来研究控制器的输出信号p随时间的变化规律。3化学工业出版社概论www.cip.com.cn控制器的基本控制规律控制器的基本控制规律位式控制（其中以双位控制比较常用）、比例控制（P）、积分控制（I）、微分控制（D）。4化学工业出版社第一节位式控制www.cip.com.cn„一、双位控制理想的双位控制器其输出p与输入偏差额e之间的关系为⎧pmax,e>0(或e<0)p=⎨⎩pmin,e<0()或e>0图9-2双位控制示例图9-1理想双位控制特性5化学工业出版社第一节位式控制www.cip.com.cn„二、具有中间区的双位控制将上图中的测量装置及继电器线路稍加改变，便可成为一个具有中间区的双位控制器，见下图。由于设置了中间区，当偏差在中间区内变化时，控制机构不会动作，因此可以使控制机构开关的频繁程度大为降低，延长了控制器中运动部件的使用寿命。图9-3实际的双位控制规律图9-4具有中间区的双位控制过程6化学工业出版社第一节位式控制www.cip.com.cn结论双位控制过程中一般采用振幅与周期作为品质指标被控变量波动的上、下限在允许范围内，使周期长些比较有利。双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因而应用很普遍。7化学工业出版社第一节位式控制www.cip.com.cn„三、多位控制对系统的控制效果较好，但会使控制装置的复杂程度增加。图9-5三位控制器特性图8化学工业出版社第二节比例控制www.cip.com.cn在双位控制系统中，被控变量不可避免地会产生持续的等幅振荡过程，为了避免这种情况，应该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。图9-6水槽液位控制9化学工业出版社第二节比例控制www.cip.com.cn„一、比例控制规律及其特点e比例控制器Δp（9-4）Δp=KCeKC图9-7比例控制器比例控制器实际上是一个放大倍数可调的放大量图9-8简单比例控制系统示意图10化学工业出版社第二节比例控制www.cip.com.cn如上图，根据相似三角形原理ab=eΔp所以，对于具有比例控制的控制器bΔp=e=Ke（9-5）aC11化学工业出版社第二节比例控制www.cip.com.cn„二、比例度及其对控制过程的影响1.1.比例度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。⎛eΔp⎞（9-7）δ=⎜/⎟×100%⎝xmax−xminpmax−pmin⎠12化学工业出版社第二节比例控制www.cip.com.cn举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(160−140)/(200−100)δ=×100%=40%()8−3/(10−0)13化学工业出版社第二节比例控制www.cip.com.cn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