文档介绍：10 控制器
内容安排
模拟式
控制器
控制规律
模拟控制器
数字控制器
图单回路控制系统方框图
控制器
对象
变送器
给定值
偏差
∆ε= xi- xS
测量值
被控变量
扰动
x
s
x
i
∆
y
控制器的作用: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。
控制规律
●基本运算规律有比例(P)、积分(I)和微分(D)三种,各种控制器的运算规律均由这些基本运算规律组合而成。
∆
y
●习惯上称 e > 0 为正偏差; e < 0 为负偏差
e > 0 时> 0 称控制器为正作用;
e < 0 时> 0 称控制器为反作用
∆
y
●控制规律是指控制器的输出信号(通常指变化量)和输入偏差之间 e 随时间变化的规律。
∆ y
* 理想PID控制器微分方程表示法:
比例(P)控制规律
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 e (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。
∆
y
在实际调节器中常用比例度(或称比例带)δ来表示比例作用的强弱。
δ与Kp成反比。δ越小,Kp越大,比例作用就越强。
P控制特性
图 P控制器的阶跃响应特性
t
ε
0
t
0
y
∆
K
P
ε
P控制的特点:反应快,控制及时,但系统有余差。
比例度与系统稳定性的关系: δ越小,系统控制越强,但并不是δ越小越好。δ减小将使系统稳定性变差,容易产生振荡。
P控制器一般用于干扰较小,允许有余差的系统中。
比例积分(PI)控制规律
具有比例积分控制规律的控制器称为PI控制器。
⑴积分(I)控制规律
积分作用能消除余差。只要有偏差存在,积分作用的输出就会随时间不断变化,直到偏差消除,控制器的输出才稳定下来。
积分作用一般不单独使用,而是和比例作用组合起来构成PI控制器。由于积分输出是随时间积累而逐渐增大的,故控制作用缓慢,造成控制不及时,使系统稳定裕度下降。e
或
在阶跃偏差信号作用下,理想PI控制器的输出随时间变化的表达式为:
可表示为比例作用输出与积分作用输出之和。其中
⑵比例积分(PI)控制规律
当积分作用输出与比例作用输出相等时,
也就是说,积分作用的输出值变化到等于比例作用的输出值所经历的时间就是积分时间。
积分时间TI的意义
TI愈短,积分速度愈快,积分作用就愈强。
积分时间TI的测定
比例微分(PD)控制规律
微分控制作用
具有比例微分控制规律的控制器称为PD控制器。
微分作用是根据偏差变化速度进行控制的,有超前控制之称。在温度、成分等控制系统中,往往引入微分作用,以改善控制过程的动态特性。不过,在偏差恒定不变时,微分作用输出为零,故微分作用也不能单独使用。
P205图10-6