文档介绍：电力调整器
电力调整器概要
 
用语说明
使用注意事项
Q&A
发现并处理故障
 
温控器概要
■温度控制的构成例
介绍进行温度控制的基本结构。根据温度调节器的种类选择不同可连接传感器与操作器。
■温度控制
向温控器输入设定值使其动作, 但在有些控制对象的特性下可能无法立刻让温度稳定下来。一般来说要加快响应速度,就会产生温度超出的超调和温度振荡,如果要消除这些现象就只能延迟响应速度。但是在有些用途下, 例如图(1)那样虽然发生了超调仍要求尽快恢复稳定控制,或者如图(3)那样就算费些时间仍希望抑制超调的情况也存在。也就是说对温度控制的评价随用途、目的的不同而不同。一般认为图(2) 为适当的控制波形。
( 1 ) 振动的响应(几次重复超调后才稳定下来)
( 2 ) 适合的响应
( 3 ) 难以到达变更后的设定值的响应(缓慢)
■控制对象的特性
要用温度控制来进行适当的控制, 在选择温控器和测温体之前, 必须充分了解控制对象的热特性。
ON/OFF动作
如图所示,当前温度如果低于设定值,将输出ON,向加热器通电。如果高于设定值,将输出OFF后切断加热器。象这样以设定值为标准重复进行ON、OFF操作,将温度保持在固定水平的控制方式就称为ON/OFF动作。另外, 操作量以设定值为标准按0%和 100%2个值进行动作, 因此也称为双位置动作。
P动作(比例动作)
输出与输入成比例的输出的一种控制动作。
对于设定值具有一个比例带, 其中操作量(控制输出量) 与偏差成比例的动作就称为比例动作。
一般当前温度低于比例带时操作量就为100%, 在比例带之内时操作量与偏差成比例逐渐缩小, 设定值和当前温度一致(无偏差)后操作量就为50%。也就是说,和ON/OFF动作相比这种控制的振荡较小且比较平滑。
I 动作(积分动作)
输出与输入的时间积分值成比例的输出的一种控制动作。在比例动作中会产生偏移。
因此在比例动作的同时配合使用积分动作, 随着时间推移, 偏移会逐渐消失, 控制温度就会与设定值变为一致。
D动作(微分动作)
输出与输入的时间微分值成比例的输出的一种控制动作。比例动作和积分动作是对于控制结果的一种修正, 因此对于剧烈的变化, 响应必定会变慢。微分动作就是对这种现象的一种补救措施。通过添加与温度变化的斜率成比例的操作量来进行修正动作。对于剧烈的干扰给予较大的操作量, 尽早使其恢复原先的控制状态的一种动作。
PID控制
PID控制就是将比例动作、积分动作、微分动作组合起来的一种控制。用比例动作进行没有振荡的平滑控制, 用积分动作自动修正偏移, 用微分动作加快对于噪声的响应。
2自由度PID控制
以前的PID控制方式中, 用同一个调节部位控制对目标值的响应和对干扰的响应。因此, 在调节部位的PID参数设定中如果重视①干扰响应(一般P、I设定得较小, D设定得较大), 目标值响应则振动(出现超调) , 反过来如果重视②目标值响应(一般 P设定得较大, I也设定得较大), 干扰响应就会变慢, 无法同时满足双方的响应性是这种方式的缺点。
为了消除这个缺点, 可以通过引进2自由度PID控制方式, 在保留 PID的优点的同时, 可以同时满足③目标值响应和干扰响应。
温控器用语说明
■关于控制的术语说明
●调节灵敏度
在ON/OFF 控制中由于通过设定值进行ON或OFF, 因此只要有稍微的温度变化输出就会频繁发生变化。这样会缩短输出继电器的寿命,并对连接装置产生不利影响。为了防止这种情况,在ON、 OFF的动作中设置空隙(滞后)。
把这个动作空隙称为调节灵敏度。
调节灵敏度(反动作)
调节灵敏度(正动作)
●偏移
在比例动作中, 即使通过控制对象的热容量和加热器容量达到稳定状态, 对于设定值也会产生一定的误差。把这个误差称为偏移。该偏移也可能会超过设定值。
●振荡和超调
ON/OFF动作时容易发生如图所示的波形。如下图所示, 把动作开始后达到设定值并超过的现象称为超调, 把在设定值周围进行振动的现象称为振荡。这种现象越少, 控制就越好。
ON-OFF动作中的振荡和超调
●控制周期和时分割比例动作
在P动作等中使用继电器或SSR输出操作量时, 根据事先设定的时间周期,重复执行在一定时间内为ON,在其余时间内为OFF的方法来进行。把事先设定的时间周期称为控制周期, 把上述动作方法称为时分割比例动作(时间比例式控制动作)。
●微分时间
对于下图所示的坡状偏差,把微分操作量达到与比例动作相同的操作量为止的时间称为微分时间。因此微分时间越长,微分动作进行的修正越强。
PD动作和微分时间
●积分时间
对于下图所示的步状偏差, 把积分操作量达到与比例动作相同的操作