文档介绍：华北电力大学
North China Electric Power University
第二章热工自动控制系统组成
把热工生产过程中的温度、压力、液位、浓度等状
态参数作为被控参数的控制系统叫热工自动控制系统。
自动控制系统由测量变送器,调节器和执行器
(包括调节阀)及被控对象组成的闭环负反馈控制
系统。
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一、测量变送器
用来测量被调量,并把被调量转换为与之成比例
的某种便于传递和综合的信号。
如:把一个温度信号转换为
信号,其变换关系为
IT­­4400 204­
= IT=( ­+4004)
20­­4600400 600­ 400
调整变送器零点,可得其特性为:
Is' ()
= 比例线性关系
Ts' ()
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二、执行器
根据调节器送来的控制指令去推动调节机构,改
变调节量。
如:把一个的电流信号转换为的
阀位信号,其变换关系为
uI­­04 1000­
= uI=( ­+40)
100­­0204 204­
调整执行器,可得其特性为:
us' ()100
= 比例线性关系
Is' ()16
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三、调节器
接受被调量信号和给定值比较后的偏差信号,输
出一定规律的控制指令给执行器。
1、比例调节
指调节器输出的控制作用u(t)与其偏差输入信号
之间成比例关系,即
比例增益
u(t) = K pe(t)
比例调节器的传递函数:
Us()
WPP()sK==
Es()
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工程中,常用比例带δ来描述其控制作用的强弱,即
1
δ=
K p
其物理意义是在调节机构的位移改变时,被调量应有的
改变量。
比例调节规律的特点:
()动作快,调节及时、迅速; ()对干扰
有很强的抑制作用;()调节过程结束,被调量偏
差仍存在,存在静态偏差,称为有差调节。
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结论:
比例带大,则调节阀
动作幅度小,被调量变化
平稳,超调量小,但残差
较大,静态偏差随比例带
的加大而加大;
减小比例带导致系统
激烈振荡甚至不稳定,比
例带设置必须有一定的稳
定裕度。
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2、积分调节
积分调节规律是调节器输出控制作用()与其
偏差输入信号()随时间的积累值成正比,即
1
u(t) = u(0) + ò e(t)dt
Ti
传递函数: 1
WsI ()=
Tsi
积分时间积分作用曲线
特点:
只要偏差存在,积分控制
作用一直增加;消除稳态偏差,
实现无差调节,其控制作用体
现在调节过程的后期。
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Ti对控制过程的影响
非周期过程
衰减振荡过程
等幅振荡过程
结论:
积分时间越小,积分速度越快,调节阀动作愈快,
容易引起和加剧振荡。
积分调节作用是随时间而逐渐增强的,与比例调节
作用相比过于迟缓,恶化了动态品质,使过渡过程的振
荡加剧,甚至造成系统的不稳定。
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、微分调节
微分调节规律是调节器输出的控制作用与其偏差输
入信号的变化速度成正比。对于定值控制系统,偏差信
号的变化速度就是被调量的变化速度,即
de(t)dct()
u(t)=u(0)+Tdd=+uT(0)
dtdt
微分时间
传递函数式为 WDd()s= Ts
加入微分调节作用实现超前调节,有利于克服动态
偏差,将大大改善调节过程。微分调节作用的大小仅与
偏差信号的变化速度有关,而与偏差值大小无关。微分
作用要与比例作用或比例积分作用相结合,形成比例微
分调节规律或比例微分积分调节规律。
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