自动控制仪表95626.ppt

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1、第五章 自动控制仪表5.1 概述一、控制系统按被调参数的变化规律分类：l定值调节系统：给定值为常数；l随动调节系统：给定值为变数，要求跟随变化；l程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。二、控制目的的实现：l通过人为设定或计算机程序直接给出一定的输出简单；l将设定值与实测值进行比较，以其差值大小控制调节器动作，直至差值达到允许的误差范围。第五章 自动控制仪表5.1 概述三、控制仪表的分类：l基地式控制仪表检测、控制、显示组合在一起的一类仪表。l单元组合式控制仪表在系统规定的统一的通讯方式下，按要求给出相应的控制信号。l计算机控制系统以计算机为中心控制单元，以测试仪表、执行机构等单元为外围设备

2、的系统。5.2 基本控制规律l控制规律：控制系统输入与输出之间的关系。l按控制目标分类：限位控制：在输出超出设定的上下限时控制器改变输出状态；连续控制：根据测量值与设定值的差异（差值）连续调整输出（控制参数）。一、限位控制l控制规律AB断开，低位，开启阀门；AC导通，高位，关闭阀门。控l控制结果：将液位限制在BC之间。ABC限位控制的过渡曲线ptytyHyL限位控制器电路举例24V DC0ABC控ABCAB断开阀门开启；AC接通阀门关闭CB电磁阀二、连续控制PID控制l根据输入量与设定值差异的大小连续调整输出量的大小。l分类：P控制比例控制PI控制比例积分控制PD控制比例微分控制PID控制比例

3、微分积分控制1.P调节l输出量与被控量的差值成正比。P=KP el放大倍数KP：输出量与被控量的差值的比例系数。l比例度：控制器输入变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数。放大倍数KP与比例度成反比KP（）值的影响lKP值过大（值过小）系统反应过于灵敏，容易造成过度调节，产生大幅振荡。lKP值过小（值过大）系统反应过于迟钝，调节时间长，余差大。lKP值（值）适中经过少数几个减幅振荡后，逐渐趋于稳定，有一定的余差。2.PI调节l加入积分调节的目的：缩短大偏差的调节时间，消除余差。l积分调节方法：输出量与输入偏差对时间的积分成正比。l对于较大的偏差，容易导致调节时间过长，调节量过大而出现超调

4、。因而通常与比例调节共同使用。积分时间Ti的影响lTi值过小系统反应过于灵敏，容易造成过度调节，产生大幅振荡。lTi值过大积分作用不明显，调节时间长，余差大。lTi值适中经过少数几个减幅振荡后，逐渐趋于稳定，无余差。3.PD调节l加入微分调节的目的：防止出现超调现象。l积分调节方法：输出量与输入偏差对时间的微分成正比。根据被控参数变化的快慢进行调节，属超前控制。l对于固定的偏差，没有输出。因而不能消除余差，通常与比例调节共同使用。微分时间TD的影响lTD值过大系统反应过于灵敏，调节时间长，余差大，有时甚至会出现大幅振荡。lTD值过小积分作用不明显，超调量大。lTD值适中经过少数几个明显减幅振荡

5、后，逐渐趋于稳定。特别是对有较大滞后的系统作用尤为明显。4.PID调节l同时采用比例、积分、微分调节方法。l通过适当调整比例常数、积分时间、微分时间等三个参数的大小，确定各种调节作用的强弱。l采用比例积分微分（PID）调节，既能快速进行控制，又能消除余差，对反应较慢的系统也能进行有效的控制，因而具有较好的控制性能。vPID控制方法是目前参数连续控制系统中普遍采用的控制方法。几种调节方法的比较lP调节lPI调节lPD调节lPID调节5.2 模拟量PID控制器一、基本构成l比较环节将测量值与设定值进行比较（电流、电压、气压相减），产生偏差信号。l放大器将偏差信号、反馈信号、载波信号叠加后进行放大。

6、l反馈环节将输出信号通过一定的运算关系反馈到放大器的输入端，以实现比例、积分、微分等控制规律。给定信号比较环节测量信号偏差放大器输出信号反馈环节-二、DDZ电动控制器1.仪表的特点l采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一标准信号：420mA DC 或 15V DC，信号电流与电压的转换电阻为250。l高度集成化，可靠性高，维修量少。l全系统统一采用24V DC电源供电，单元仪表无须单独设置电源。l功能齐全，结构合理。l具有本安（本质安全）性能。二、DDZ电动控制器2.基本功能l控制功能自动控制：针对偏差，按PID规律自动调整输出。手动控制：由人工直接设定输出值遥控执行器。l软手动：输出随时间按

7、一定的速度增加或减小。l硬手动：瞬间直接改变输出值。l显示功能输入显示、设定值显示、手动给定显示、输出显示、（输出）限位报警。l调整功能给定输入调整：控制参数整定：无干扰切换l在不同的控制方式相互切换过程中，输出参数和系统状态不发生突变。l无干扰切换的实现：在切换前，调节手动输出参数或设定值，使输出值与自动输出值保持一致。二、DDZ电动控制器3.结构原理输入电路 PD电路 PI 电路输出电路软手动电路硬手动电路显示电路内给定 电路给定显示外给定值测量信号输出信号二、DDZ电动控制器4.外形结构l仪表整体为长方体，伸入控制箱（盘）内部lPID参数设定位于仪表内部，拉开整个仪表，可用螺丝刀调整变阻器。炉温控制5.3 数字量控制器l通过A/D，D/A转换，可以实现模拟量与数字量之间的相互转化。l数字量控制器的基本结构原理为：A/DAIODIOI/O模拟量信号模拟量信号CPU计算电路D/AAIODIOI/O模拟量信号模拟量信号数字量控制器的分类l单回路数字控制器为适应DDZ系列单元模式（功能、外形）而设计的简易计算机控制系统。lPLC控制器具有大量I/O接口的专用计算机系统，通常使用专门的编程语言。l商用计算机基于高性能商用CPU的计算机系统，可使用多种高级语言，具有普通家用计算机的全部功能。本章作业lP153l1，2，17，18，19