调节器&基本控制规律.ppt

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1、第三章基本控制规律1，调节器的作用，调节器的作用2，调节器的，调节器的PID控制规律控制规律 3，PID控制作用控制作用4，DDZ型调节型调节1一、调节器的作用一、调节器的作用 将测量将测量将测量将测量输入信号值输入信号值输入信号值输入信号值PVPVPVPV与给定值与给定值与给定值与给定值SVSVSVSV进行比较进行比较进行比较进行比较，得出偏差，得出偏差，得出偏差，得出偏差e e e e，然后根据预先，然后根据预先，然后根据预先，然后根据预先设定的控制规律对偏差设定的控制规律对偏差设定的控制规律对偏差设定的控制规律对偏差e e e e进行运算进行运算进行运算进行运算，得到，得到，得到，得到相

2、应的控制值，并通过输出口以相应的控制值，并通过输出口以相应的控制值，并通过输出口以相应的控制值，并通过输出口以4 4 4 420mA20mA20mA20mA，DCDCDCDC电流（或电流（或电流（或电流（或1 1 1 15V5V5V5V，DCDCDCDC电压）传输给执行器。电压）传输给执行器。电压）传输给执行器。电压）传输给执行器。2二、调节器的二、调节器的PID控制规律控制规律 所谓调节器的控制规律就是指调节器的输入所谓调节器的控制规律就是指调节器的输入所谓调节器的控制规律就是指调节器的输入所谓调节器的控制规律就是指调节器的输入e e e e(t t t t)与与与与u u u u(t t

3、t t)输出的关系，即输出的关系，即输出的关系，即输出的关系，即（1 1）在生产过程常规控制系统中，应用的基本控制规律主在生产过程常规控制系统中，应用的基本控制规律主在生产过程常规控制系统中，应用的基本控制规律主在生产过程常规控制系统中，应用的基本控制规律主要有比例控制要有比例控制要有比例控制要有比例控制P P P P、积分控制、积分控制、积分控制、积分控制I I I I和微分控制和微分控制和微分控制和微分控制DPIDDPIDDPIDDPID控制。控制。控制。控制。（2 2）式中式中 u u控制器输出变化量；控制器输出变化量；e e控制器的输入，即偏差；控制器的输入，即偏差；K Kc c一一控

4、制器的比例增益或比例放大系数。一一控制器的比例增益或比例放大系数。1、比例控制规律、比例控制规律3 比例控制器的输出变化量与输入偏差成正比，在时比例控制器的输出变化量与输入偏差成正比，在时比例控制器的输出变化量与输入偏差成正比，在时比例控制器的输出变化量与输入偏差成正比，在时间上是没有延滞的。间上是没有延滞的。间上是没有延滞的。间上是没有延滞的。比例控制规律比例控制规律比例控制规律比例控制规律 比例控制器的阶跃响应比例控制器的阶跃响应比例控制器的阶跃响应比例控制器的阶跃响应 1、比例控制规律、比例控制规律4 1、比例控制规律、比例控制规律实例分析实例分析5 比例度是控制器输入的相对变化量与相应

5、的输出比例度是控制器输入的相对变化量与相应的输出比例度是控制器输入的相对变化量与相应的输出比例度是控制器输入的相对变化量与相应的输出相对变化量之比的百分数。用数学式可表示为：相对变化量之比的百分数。用数学式可表示为：相对变化量之比的百分数。用数学式可表示为：相对变化量之比的百分数。用数学式可表示为：控制器的比例度可理解为：要控制器的比例度可理解为：要控制器的比例度可理解为：要控制器的比例度可理解为：要使输出信号作全范围的变化，输入使输出信号作全范围的变化，输入使输出信号作全范围的变化，输入使输出信号作全范围的变化，输入信号必须改变全量程的百分数。信号必须改变全量程的百分数。信号必须改变全量程的

6、百分数。信号必须改变全量程的百分数。2、比例度概念、比例度概念6比例度比例度比例度比例度与比例放大系数与比例放大系数与比例放大系数与比例放大系数K K K Kc c c c的关系为：的关系为：的关系为：的关系为：式中式中 由于由于由于由于K K K K 为常数，因此控制器为常数，因此控制器为常数，因此控制器为常数，因此控制器的比例度的比例度的比例度的比例度与比例放大系数与比例放大系数与比例放大系数与比例放大系数K K K Kc c c c成成成成反比关系。反比关系。反比关系。反比关系。在单元组合仪表中，控制器在单元组合仪表中，控制器在单元组合仪表中，控制器在单元组合仪表中，控制器的输入信号是由

7、变送器来的，而的输入信号是由变送器来的，而的输入信号是由变送器来的，而的输入信号是由变送器来的，而控制器和变送器的输出信号都是控制器和变送器的输出信号都是控制器和变送器的输出信号都是控制器和变送器的输出信号都是统一的标准信号，因此常数统一的标准信号，因此常数统一的标准信号，因此常数统一的标准信号，因此常数K K K K=1=1=1=1。所以在单元组合仪表中，所以在单元组合仪表中，所以在单元组合仪表中，所以在单元组合仪表中，与与与与K K K Kc c c c互为倒数关系，即：互为倒数关系，即：互为倒数关系，即：互为倒数关系，即：2、比例度概念、比例度概念7 当控制器的输出变化量当控制器的输出变

8、化量当控制器的输出变化量当控制器的输出变化量u u u u 与输入偏差与输入偏差与输入偏差与输入偏差e e e e 的积分成比的积分成比的积分成比的积分成比例时，就是积分控制规律（例时，就是积分控制规律（例时，就是积分控制规律（例时，就是积分控制规律（I I I I）。其数学表达式为：）。其数学表达式为：）。其数学表达式为：）。其数学表达式为：式中式中式中式中 K K K KI I I I积分比例系数积分比例系数积分比例系数积分比例系数 积分控制器特性积分控制器特性积分控制器特性积分控制器特性 积分控制作用的特性可以用阶积分控制作用的特性可以用阶积分控制作用的特性可以用阶积分控制作用的特性可以

9、用阶跃输入下的输出来说明。当控制跃输入下的输出来说明。当控制跃输入下的输出来说明。当控制跃输入下的输出来说明。当控制器的输入偏差是一幅值为器的输入偏差是一幅值为器的输入偏差是一幅值为器的输入偏差是一幅值为A A A A的阶跃的阶跃的阶跃的阶跃信号时，上式就可写为：信号时，上式就可写为：信号时，上式就可写为：信号时，上式就可写为：3、积分控制规律、积分控制规律8 积分控制器输出的变化速度与偏差成正比。这就说明了积积分控制器输出的变化速度与偏差成正比。这就说明了积分控制规律的特点是：只要偏差存在，控制器的输出就会变化，分控制规律的特点是：只要偏差存在，控制器的输出就会变化，执行器就要动作，系统就不

10、可能稳定。只有当偏差消除（即执行器就要动作，系统就不可能稳定。只有当偏差消除（即e e =o=o）时，输出信号不再变化，执行器停止动作，系统才可能）时，输出信号不再变化，执行器停止动作，系统才可能稳定下来。积分控制作用达到稳定时，偏差等于零，这是它的稳定下来。积分控制作用达到稳定时，偏差等于零，这是它的一个显著特点，也是它的一个主要优点。因此积分控制器构成一个显著特点，也是它的一个主要优点。因此积分控制器构成的的积分控制系统是一个无差系统。积分控制系统是一个无差系统。3、积分控制规律、积分控制规律积分控制规律特点积分控制规律特点9 比例积分控制规律（比例积分控制规律（比例积分控制规律（比例积分

11、控制规律（PIPIPIPI）是比例与积分两种控制规律的结是比例与积分两种控制规律的结是比例与积分两种控制规律的结是比例与积分两种控制规律的结合，其数学表达式为：合，其数学表达式为：合，其数学表达式为：合，其数学表达式为：比例积分控制规律既具有比例控制作用及时、快速的特点，又比例积分控制规律既具有比例控制作用及时、快速的特点，又比例积分控制规律既具有比例控制作用及时、快速的特点，又比例积分控制规律既具有比例控制作用及时、快速的特点，又具有积分控制能消除余差的性能，因此是生产上常用的控制规律。具有积分控制能消除余差的性能，因此是生产上常用的控制规律。具有积分控制能消除余差的性能，因此是生产上常用的

12、控制规律。具有积分控制能消除余差的性能，因此是生产上常用的控制规律。比例积分控制器特性比例积分控制器特性比例积分控制器特性比例积分控制器特性 4、比例积分控制规律、比例积分控制规律105 5 5 5、微分控制规律、微分控制规律、微分控制规律、微分控制规律 具有微分控制规律（具有微分控制规律（具有微分控制规律（具有微分控制规律（D D D D）的控制器，其输出）的控制器，其输出）的控制器，其输出）的控制器，其输出u u u u与偏与偏与偏与偏差差差差e e e e的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：式中式中式中式中 T T T TD D D D微分时间

13、微分时间微分时间微分时间 微分控制作用的输出大小与偏差变化的速度成正比。对于一个固定不变微分控制作用的输出大小与偏差变化的速度成正比。对于一个固定不变微分控制作用的输出大小与偏差变化的速度成正比。对于一个固定不变微分控制作用的输出大小与偏差变化的速度成正比。对于一个固定不变的偏差，不管这个偏差有多大，微分怍用的输出总是零，这是微分作用的特的偏差，不管这个偏差有多大，微分怍用的输出总是零，这是微分作用的特的偏差，不管这个偏差有多大，微分怍用的输出总是零，这是微分作用的特的偏差，不管这个偏差有多大，微分怍用的输出总是零，这是微分作用的特点。点。点。点。由于调节器的输出与调节器输入信号的变化速度有关

14、系，变化速度越由于调节器的输出与调节器输入信号的变化速度有关系，变化速度越由于调节器的输出与调节器输入信号的变化速度有关系，变化速度越由于调节器的输出与调节器输入信号的变化速度有关系，变化速度越快，调节器的输出就越大；如果输入信号恒定不变，则微分调节器就没有快，调节器的输出就越大；如果输入信号恒定不变，则微分调节器就没有快，调节器的输出就越大；如果输入信号恒定不变，则微分调节器就没有快，调节器的输出就越大；如果输入信号恒定不变，则微分调节器就没有输出，因此微分调节器不能用来消除静态偏差。而且当偏差的变化速度很输出，因此微分调节器不能用来消除静态偏差。而且当偏差的变化速度很输出，因此微分调节器不

15、能用来消除静态偏差。而且当偏差的变化速度很输出，因此微分调节器不能用来消除静态偏差。而且当偏差的变化速度很慢时，输入信号即使经过时间的积累达到很大的值，微分调节器的作用也慢时，输入信号即使经过时间的积累达到很大的值，微分调节器的作用也慢时，输入信号即使经过时间的积累达到很大的值，微分调节器的作用也慢时，输入信号即使经过时间的积累达到很大的值，微分调节器的作用也不明显。不明显。不明显。不明显。所以这种理想微分控制作用一般不能单独使用，也很难实现。所以这种理想微分控制作用一般不能单独使用，也很难实现。所以这种理想微分控制作用一般不能单独使用，也很难实现。所以这种理想微分控制作用一般不能单独使用，也

16、很难实现。115 5 5 5、微分控制规律、微分控制规律、微分控制规律、微分控制规律 微分控制规律的各种特性见图所示：微分控制规律的各种特性见图所示：微分控制规律的各种特性见图所示：微分控制规律的各种特性见图所示：控制器输入控制器输入控制器输入控制器输入理想控制器输出理想控制器输出理想控制器输出理想控制器输出实际控制器输出实际控制器输出实际控制器输出实际控制器输出幅频特性图幅频特性图幅频特性图幅频特性图相频特性图相频特性图相频特性图相频特性图126 6 6 6、比例微分控制规律、比例微分控制规律、比例微分控制规律、比例微分控制规律 具有比例微分控制规律（具有比例微分控制规律（具有比例微分控制规

17、律（具有比例微分控制规律（D D D D）的控制器，其输出）的控制器，其输出）的控制器，其输出）的控制器，其输出u u u u与与与与偏差偏差偏差偏差e e e e的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：的关系可用下式表示：理论上理论上PDPD调节器控制作用调节器控制作用迅速、无滞后，并有很强地抑迅速、无滞后，并有很强地抑制动态偏差过大的能力。制动态偏差过大的能力。但缺乏抗干扰能力，如果但缺乏抗干扰能力，如果偏差信号中含有高频干扰时，偏差信号中含有高频干扰时，则输出会有大幅度的变化，这则输出会有大幅度的变化，这样容易引起执行器的误动作。样容易引起执行器的误动作。比例微分控制

18、特性比例微分控制特性 137 7 7 7、实际比例微分控制规律、实际比例微分控制规律、实际比例微分控制规律、实际比例微分控制规律 1 1）t t=0=0 2 2）t t 实际微分控制器输入输出曲线实际微分控制器输入输出曲线 148 8 8 8、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律 PIDPIDPIDPID的输入输出关系可用下列公式表示：的输入输出关系可用下列公式表示：的输入输出关系可用下列公式表示：的输入输出关系可用下列公式表示：由上式可见，由上式可见，由上式可见，由上式可见，PID PID PID PID 控制作用控制作用控制作用控制作用的输

19、出分别是比例、积分和微分的输出分别是比例、积分和微分的输出分别是比例、积分和微分的输出分别是比例、积分和微分三种控制作用输出的叠加。三种控制作用输出的叠加。三种控制作用输出的叠加。三种控制作用输出的叠加。当输入偏差当输入偏差当输入偏差当输入偏差e e e e 为一幅值为为一幅值为为一幅值为为一幅值为A A A A 的阶跃信号时，实际的阶跃信号时，实际的阶跃信号时，实际的阶跃信号时，实际PIDPIDPIDPID控制器的控制器的控制器的控制器的输出特性如右图所示。输出特性如右图所示。输出特性如右图所示。输出特性如右图所示。PIDPIDPIDPID控制规律特性图控制规律特性图控制规律特性图控制规律特

20、性图158 8 8 8、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律 PID PID PID PID的特性图显示，实际的特性图显示，实际的特性图显示，实际的特性图显示，实际PIDPIDPIDPID控制器在阶跃输入下，开始时，控制器在阶跃输入下，开始时，控制器在阶跃输入下，开始时，控制器在阶跃输入下，开始时，微分作用的输出变化最大，使总的输出大幅度地变化，产生强微分作用的输出变化最大，使总的输出大幅度地变化，产生强微分作用的输出变化最大，使总的输出大幅度地变化，产生强微分作用的输出变化最大，使总的输出大幅度地变化，产生强烈的烈的烈的烈的“超前超前超前超前

21、”控制作用，这种控制作用可看成为控制作用，这种控制作用可看成为控制作用，这种控制作用可看成为控制作用，这种控制作用可看成为“预调预调预调预调”。然。然。然。然后微分作用逐渐消失，积分作用的输出逐渐占主导地位，只要后微分作用逐渐消失，积分作用的输出逐渐占主导地位，只要后微分作用逐渐消失，积分作用的输出逐渐占主导地位，只要后微分作用逐渐消失，积分作用的输出逐渐占主导地位，只要余差存在，积分输出就不断增加，这种控制作用可看成为余差存在，积分输出就不断增加，这种控制作用可看成为余差存在，积分输出就不断增加，这种控制作用可看成为余差存在，积分输出就不断增加，这种控制作用可看成为“细细细细调调调调”，一直

22、到余差完全消失，积分作用才有可能停止。而在，一直到余差完全消失，积分作用才有可能停止。而在，一直到余差完全消失，积分作用才有可能停止。而在，一直到余差完全消失，积分作用才有可能停止。而在 PIDPIDPIDPID控制器的输出中，比例作用的输出是自始至终与偏差相对控制器的输出中，比例作用的输出是自始至终与偏差相对控制器的输出中，比例作用的输出是自始至终与偏差相对控制器的输出中，比例作用的输出是自始至终与偏差相对应的，它一直是一种最基本的控制作用。在实际应的，它一直是一种最基本的控制作用。在实际应的，它一直是一种最基本的控制作用。在实际应的，它一直是一种最基本的控制作用。在实际PIDPIDPIDP

23、ID控制器中，控制器中，控制器中，控制器中，微分环节和积分环节都具有饱和特性。微分环节和积分环节都具有饱和特性。微分环节和积分环节都具有饱和特性。微分环节和积分环节都具有饱和特性。PID PID PID PID控制器可以调整的参数是控制器可以调整的参数是控制器可以调整的参数是控制器可以调整的参数是K K K KC C C C、T T T TI I I I、T T T TD D D D。适当选取这。适当选取这。适当选取这。适当选取这三个参数的数值，可以获得较好的控制质量。三个参数的数值，可以获得较好的控制质量。三个参数的数值，可以获得较好的控制质量。三个参数的数值，可以获得较好的控制质量。168

24、 8 8 8、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律、比例积分微分控制规律 对于一台实际的对于一台实际的对于一台实际的对于一台实际的PIDPIDPIDPID控制器，控制器，控制器，控制器，K K K KC C C C、T T T TI I I I、T T T TD D D D的参数均可以调整。的参数均可以调整。的参数均可以调整。的参数均可以调整。如果把微分时间调到零，就成为如果把微分时间调到零，就成为如果把微分时间调到零，就成为如果把微分时间调到零，就成为一台比例积分控制器；如果把积一台比例积分控制器；如果把积一台比例积分控制器；如果把积一台比例积分控制器；如果把积分

25、时间放大到最大，就成为一台分时间放大到最大，就成为一台分时间放大到最大，就成为一台分时间放大到最大，就成为一台比例微分控制器；如果把微分时比例微分控制器；如果把微分时比例微分控制器；如果把微分时比例微分控制器；如果把微分时间调到零，同时把积分时间放到间调到零，同时把积分时间放到间调到零，同时把积分时间放到间调到零，同时把积分时间放到最大，就成为一台纯比例控制器最大，就成为一台纯比例控制器最大，就成为一台纯比例控制器最大，就成为一台纯比例控制器了。了。了。了。表表表表1 1 1 1给出了各种控制规律的给出了各种控制规律的给出了各种控制规律的给出了各种控制规律的特点及适用场合特点及适用场合特点及适

26、用场合特点及适用场合，以供比较选用。，以供比较选用。，以供比较选用。，以供比较选用。幅频特性图幅频特性图幅频特性图幅频特性图相频特性图相频特性图相频特性图相频特性图17三，三，PID控制作用控制作用比例作用比例作用P引入适当微分作用引入适当微分作用D后，幅值增后，幅值增加，相位超前，使稳定性裕度提高，为保加，相位超前，使稳定性裕度提高，为保持同样稳定性裕度，持同样稳定性裕度，Kc应应增加增加1020%(比例度比例度应应减少减少1020%)。微分作用。微分作用D可以可以克服容滞后，但对时滞毫无作用。微分时克服容滞后，但对时滞毫无作用。微分时间间Td越大，微分作用越强，越大，微分作用越强，Td=0

27、无微分作无微分作用。用。18控制器参数整定的若干原则19控制器参数整定的若干原则20控制器参数整定的若干原则21控制器参数整定的若干原则22控制器参数的经验整定法23控制器参数经验数据流流 量：对象时间常数小，参数有波动，量：对象时间常数小，参数有波动，要大要大40100%；Ti要短要短0.31min；不用微分；不用微分。温温 度：对象容量滞后较大，即参数受干扰后变化迟缓，度：对象容量滞后较大，即参数受干扰后变化迟缓，应小应小2060%；Ti要长要长310min；一般需加微分；一般需加微分 Td=0.53min 压压 力：对象的容量滞后不算大，一般不加微分力：对象的容量滞后不算大，一般不加微分

28、 =3070%Ti=0.43min液液 位：对象时间常数范围较大，要求不高时，位：对象时间常数范围较大，要求不高时，可在一可在一定范围内选取，一般不用微分，定范围内选取，一般不用微分，=2080%24控制器参数的经验整定法25控制度法261，有关有关有关有关DZZDZZ型电动单元调节器的概述型电动单元调节器的概述型电动单元调节器的概述型电动单元调节器的概述（1 1）控制器（调节器）控制器（调节器）控制器（调节器）控制器（调节器）是控制系统的核心，它在闭环控是控制系统的核心，它在闭环控是控制系统的核心，它在闭环控是控制系统的核心，它在闭环控制系统中根据设定目标和检测信息作出比较、判断和决策命制系

29、统中根据设定目标和检测信息作出比较、判断和决策命制系统中根据设定目标和检测信息作出比较、判断和决策命制系统中根据设定目标和检测信息作出比较、判断和决策命令，控制执行器的动作。控制器使用是否得当，直接影响控令，控制执行器的动作。控制器使用是否得当，直接影响控令，控制执行器的动作。控制器使用是否得当，直接影响控令，控制执行器的动作。控制器使用是否得当，直接影响控制质量。制质量。制质量。制质量。(2)(2)控制器特性控制器特性控制器特性控制器特性是指控制器的输出与输入之间的关系。分析是指控制器的输出与输入之间的关系。分析是指控制器的输出与输入之间的关系。分析是指控制器的输出与输入之间的关系。分析控制

30、器的特性，也就是分析控制器的输出信号控制器的特性，也就是分析控制器的输出信号控制器的特性，也就是分析控制器的输出信号控制器的特性，也就是分析控制器的输出信号u(t)u(t)随输入情号随输入情号随输入情号随输入情号e(t)e(t)变化的规律，即控制器的控制规律。变化的规律，即控制器的控制规律。变化的规律，即控制器的控制规律。变化的规律，即控制器的控制规律。(3)(3)控制器的基本控制规律有比例、积分和微分等几种。工业控制器的基本控制规律有比例、积分和微分等几种。工业控制器的基本控制规律有比例、积分和微分等几种。工业控制器的基本控制规律有比例、积分和微分等几种。工业上所用的控制规律是这些基本规律之

31、间的不同组合。上所用的控制规律是这些基本规律之间的不同组合。上所用的控制规律是这些基本规律之间的不同组合。上所用的控制规律是这些基本规律之间的不同组合。四、应用分析四、应用分析 DDZ型调节型调节27(2)(2)(2)(2)DDZDDZDDZDDZ型电动单元调节器型电动单元调节器型电动单元调节器型电动单元调节器-是模拟式控制器个较为常见的一种，它以来自变送器或转换器是模拟式控制器个较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的的1 15V5V直流测量信号作为输入信号，与直流测量信号作为输入信号，与1 15V5V直流设定值早相比较直流设定值早相比较得到偏差信号，然后对此信号进行得到偏差信号，然后对此信

32、号进行PIDPID运算后，输出运算后，输出l l5V5V或或4 420mA20mA直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。型调节器的特点：型调节器的特点：型调节器的特点：型调节器的特点：采用高增益、高阻抗线性集成电路组件，提高了仪表精度、稳定性采用高增益、高阻抗线性集成电路组件，提高了仪表精度、稳定性相可靠性，降低了功耗。相可靠性，降低了功耗。采用集成电路扩展了功能，在基型调节器的基础上可增加各种功能。采用集成电路扩展了功能，在基型调节器的基础上可增加各种功能。如非线性调节器可以解决严重非线性过程的自动控制问题，前馈调如非线性调节器可以解决严重非线性过程的自

33、动控制问题，前馈调节器可以解决大扰动及大滞后过程的控制，还可以根据需要在调节节器可以解决大扰动及大滞后过程的控制，还可以根据需要在调节器上附加一些单元，如偏差报警、输出双向限幅及其他功能的电路。器上附加一些单元，如偏差报警、输出双向限幅及其他功能的电路。整套仪表可以构成安全火花型防爆系统而且增加了安全单元整套仪表可以构成安全火花型防爆系统而且增加了安全单元安全栅，实现控制室与危险场所之间的能量限制和隔离。安全栅，实现控制室与危险场所之间的能量限制和隔离。28 有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具有双向有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具有双向无平衡无忧动特性，提

34、高了调节器的操作性能。这是因为在自动与无平衡无忧动特性，提高了调节器的操作性能。这是因为在自动与软手动之间有保持状态，此时调节器输出可长期保持不变，所以即软手动之间有保持状态，此时调节器输出可长期保持不变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。所谓无扰动切换，是指调节使有偏差存在，也能实现无扰动切换。所谓无扰动切换，是指调节器在不同操作方式切换瞬间保持输出值不变，这样调节阀的开度也器在不同操作方式切换瞬间保持输出值不变，这样调节阀的开度也将保持不变，不会内于调节器不同操作方式的切换引起被控变量发将保持不变，不会内于调节器不同操作方式的切换引起被控变量发生变化，即不会产生干扰。生变化，即不会产

35、生干扰。采用国际标准信号制，现场传输信号为采用国际标准信号制，现场传输信号为4 420mA20mA直流电流，控制室联直流电流，控制室联络信络信号为15V直流电压，信号电流和电压的转换电阻为250。29型调节器中的基型调节器类型：全刻度指示调节器、偏差指示调节器型调节器中的基型调节器类型：全刻度指示调节器、偏差指示调节器型调节器中的基型调节器类型：全刻度指示调节器、偏差指示调节器型调节器中的基型调节器类型：全刻度指示调节器、偏差指示调节器基型全刻度指示调节器的原理方框图：基型全刻度指示调节器的原理方框图：基型全刻度指示调节器的原理方框图：基型全刻度指示调节器的原理方框图：30基型全刻度指示调节器

36、的原理线路图：基型全刻度指示调节器的原理线路图：基型全刻度指示调节器的原理线路图：基型全刻度指示调节器的原理线路图：31 调节器结构组成：控制单元、指调节器结构组成：控制单元、指示单元示单元控制单元：输入电路控制单元：输入电路控制单元：输入电路控制单元：输入电路(偏差差动和电平移动电路偏差差动和电平移动电路偏差差动和电平移动电路偏差差动和电平移动电路)、PIDPID运算电路运算电路运算电路运算电路(由由由由PDPD与与与与PIPI运算电路串联运算电路串联运算电路串联运算电路串联)、输出电路、输出电路、输出电路、输出电路(电压、电流转换电路电压、电流转换电路电压、电流转换电路电压、电流转换电路)

37、以及硬、软手操电路；以及硬、软手操电路；以及硬、软手操电路；以及硬、软手操电路；指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路、指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路、指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路、指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路、内设定电路。内设定电路。内设定电路。内设定电路。32调节器的信号：调节器的信号：输入信号、内设定信号：输入信号、内设定信号：输入信号、内设定信号：输入信号、内设定信号：1 15V5V直流电压；直流电压；直流电压；直流电压；外设定信号：外设定信号：外设定信号：外设定信号：4 420mA20mA直流电流，（它经过直流电流，（它经过直流电流

38、，（它经过直流电流，（它经过250250精密电阻转精密电阻转精密电阻转精密电阻转换成换成换成换成1 15V5V直流电压）直流电压）直流电压）直流电压）33调节器的工作状态：调节器的工作状态：调节器的工作状态：调节器的工作状态：有有有有“自动自动自动自动”、“软手动软手动软手动软手动”、“硬手动硬手动硬手动硬手动”及及及及“保持保持保持保持”四种。四种。四种。四种。“自动自动自动自动”状态：测量信号与设定信号通过输入电路进行比较，状态：测量信号与设定信号通过输入电路进行比较，状态：测量信号与设定信号通过输入电路进行比较，状态：测量信号与设定信号通过输入电路进行比较，由比例微分电路、比例积分电路对

39、其偏差进行由比例微分电路、比例积分电路对其偏差进行由比例微分电路、比例积分电路对其偏差进行由比例微分电路、比例积分电路对其偏差进行PDPDPDPD和和和和PIPIPIPI运算后，运算后，运算后，运算后，再经过电路转换为再经过电路转换为再经过电路转换为再经过电路转换为4 4 4 420mA20mA20mA20mA直流电流，作为调节器的输出信号直流电流，作为调节器的输出信号直流电流，作为调节器的输出信号直流电流，作为调节器的输出信号去控制执行器。去控制执行器。去控制执行器。去控制执行器。“软手动软手动软手动软手动”状态：可以通过选择键位调节器处于状态：可以通过选择键位调节器处于状态：可以通过选择键

40、位调节器处于状态：可以通过选择键位调节器处于“保持保持保持保持(即它的输出保持切换前瞬间的数值即它的输出保持切换前瞬间的数值即它的输出保持切换前瞬间的数值即它的输出保持切换前瞬间的数值)状态，或使输出电流可状态，或使输出电流可状态，或使输出电流可状态，或使输出电流可按快或慢两种速度线性地增加或减小，以对工艺过程进行手按快或慢两种速度线性地增加或减小，以对工艺过程进行手按快或慢两种速度线性地增加或减小，以对工艺过程进行手按快或慢两种速度线性地增加或减小，以对工艺过程进行手动控制。动控制。动控制。动控制。“硬手动硬手动硬手动硬手动”状态：调节器的输出与手操电压成比例，即输出状态：调节器的输出与手操

41、电压成比例，即输出状态：调节器的输出与手操电压成比例，即输出状态：调节器的输出与手操电压成比例，即输出值与硬手动操作杆的位置一一对应。值与硬手动操作杆的位置一一对应。值与硬手动操作杆的位置一一对应。值与硬手动操作杆的位置一一对应。34调节器的调节器的“正正”、“反反”作用：作用：正偏差正偏差正偏差正偏差-调节器中将偏差调节器中将偏差调节器中将偏差调节器中将偏差e e e e定义为测量值与设定值之差（定义为测量值与设定值之差（定义为测量值与设定值之差（定义为测量值与设定值之差（e e e ey y y yr r r r），在测量值大于设定值时。），在测量值大于设定值时。），在测量值大于设定值时。

42、），在测量值大于设定值时。负偏差负偏差负偏差负偏差-测量值小于设定值。测量值小于设定值。测量值小于设定值。测量值小于设定值。“正正正正”作用作用作用作用-调节器的输出随着正偏差的增加而增加。若调节器的输出随着正偏差的增加而增加。若调节器的输出随着正偏差的增加而增加。若调节器的输出随着正偏差的增加而增加。若是负偏差，情况相反。是负偏差，情况相反。是负偏差，情况相反。是负偏差，情况相反。“反反反反”作用作用作用作用-调节器的输出随着正偏差的增加而减小。若调节器的输出随着正偏差的增加而减小。若调节器的输出随着正偏差的增加而减小。若调节器的输出随着正偏差的增加而减小。若是负偏差，情况相反。是负偏差，情

43、况相反。是负偏差，情况相反。是负偏差，情况相反。35作用：作用：作用：作用：一是将测量信号一是将测量信号一是将测量信号一是将测量信号ViViViVi和设定信号和设定信号和设定信号和设定信号VsVsVsVs相减，得到偏差信号，再将偏差放相减，得到偏差信号，再将偏差放相减，得到偏差信号，再将偏差放相减，得到偏差信号，再将偏差放大两倍后输出；（其输出信号将送至比例微分电路。）大两倍后输出；（其输出信号将送至比例微分电路。）大两倍后输出；（其输出信号将送至比例微分电路。）大两倍后输出；（其输出信号将送至比例微分电路。）二是电平移动，将以零伏为基准的二是电平移动，将以零伏为基准的二是电平移动，将以零伏为

44、基准的二是电平移动，将以零伏为基准的ViViViVi和和和和VsVsVsVs转换成以电平转换成以电平转换成以电平转换成以电平VBVBVBVB（10V10V10V10V）为）为）为）为基准的输出信号基准的输出信号基准的输出信号基准的输出信号VO1VO1VO1VO1。1.1.输入电路输入电路36电路分析：电路分析：输入电路的传递函数：输入电路的传递函数：输入电路的传递函数：输入电路的传递函数：37比例微分电路（比例微分电路（比例微分电路（比例微分电路（PDPD）作用：作用：作用：作用：接收以接收以接收以接收以10V10V电平为基准的偏差信号电平为基准的偏差信号电平为基准的偏差信号电平为基准的偏差信

45、号VO1VO1，进行比例微分运算，进行比例微分运算，进行比例微分运算，进行比例微分运算，其输出电压信号其输出电压信号其输出电压信号其输出电压信号VO2VO2送给比例积分电路送给比例积分电路送给比例积分电路送给比例积分电路。电路图：电路图：电路图：电路图：38电路分析：电路分析：比例微分电路是由无源比例微分网络和比例运算放大器两部比例微分电路是由无源比例微分网络和比例运算放大器两部比例微分电路是由无源比例微分网络和比例运算放大器两部比例微分电路是由无源比例微分网络和比例运算放大器两部分组成的。分组成的。分组成的。分组成的。RCRC环节对输入信号进行比例微分运算，比例运算环节对输入信号进行比例微分

46、运算，比例运算环节对输入信号进行比例微分运算，比例运算环节对输入信号进行比例微分运算，比例运算放大器起比例放大作用。放大器起比例放大作用。放大器起比例放大作用。放大器起比例放大作用。比例微分电路的传递函数：比例微分电路的传递函数：比例微分电路的传递函数：比例微分电路的传递函数：39比例积分电路（比例积分电路（PI）作用：作用：作用：作用：接收以接收以接收以接收以10V10V为基准的为基准的为基准的为基准的PDPD电路的输出信号电路的输出信号电路的输出信号电路的输出信号VO2VO2，进行，进行，进行，进行PIPI运算后，运算后，运算后，运算后，输出以输出以输出以输出以10V10V为基准的为基准的

47、为基准的为基准的l l5V5V电压电压电压电压VO3VO3，送至输出电路。，送至输出电路。，送至输出电路。，送至输出电路。电路图：电路图：电路图：电路图：40电路分析：电路分析：41整机整机PID电路传递函数电路传递函数调节器的调节器的调节器的调节器的PIDPID电路由输入电路、电路由输入电路、电路由输入电路、电路由输入电路、PDPD电路和电路和电路和电路和PIPI电路三个环节串电路三个环节串电路三个环节串电路三个环节串联组成。其传递函数应是这三个环节传递函数的乘积。联组成。其传递函数应是这三个环节传递函数的乘积。联组成。其传递函数应是这三个环节传递函数的乘积。联组成。其传递函数应是这三个环节

48、传递函数的乘积。4243 调节器各项参数的取值范围：（略）调节器各项参数的取值范围：（略）由于相互干扰系数由于相互干扰系数由于相互干扰系数由于相互干扰系数F F F F的存在，实际的整定参数与刻度值之间存在换算的存在，实际的整定参数与刻度值之间存在换算的存在，实际的整定参数与刻度值之间存在换算的存在，实际的整定参数与刻度值之间存在换算关系。关系。关系。关系。输出电路输出电路作用：将作用：将作用：将作用：将PIDPID电路输出的电路输出的电路输出的电路输出的l l5V5V直流电压信号转换成直流电压信号转换成直流电压信号转换成直流电压信号转换成420mA420mA直流电直流电直流电直流电流输出，它

49、实际上是一个具有电平移动的电压流输出，它实际上是一个具有电平移动的电压流输出，它实际上是一个具有电平移动的电压流输出，它实际上是一个具有电平移动的电压电流转换器。电流转换器。电流转换器。电流转换器。电路图：电路图：电路图：电路图：44手动操作电路手动操作电路手动操作电路分为硬手动操作和软手动操作两种形式，是在手动操作电路分为硬手动操作和软手动操作两种形式，是在手动操作电路分为硬手动操作和软手动操作两种形式，是在手动操作电路分为硬手动操作和软手动操作两种形式，是在比例积分电路中附加手操电路实现的。比例积分电路中附加手操电路实现的。比例积分电路中附加手操电路实现的。比例积分电路中附加手操电路实现的

50、。45指示电路指示电路输入信号的指示电路与设定值信号的指示电路完全一样。调输入信号的指示电路与设定值信号的指示电路完全一样。调输入信号的指示电路与设定值信号的指示电路完全一样。调输入信号的指示电路与设定值信号的指示电路完全一样。调节器采用双针电表，全量程地指示测量值和设定值。偏差的节器采用双针电表，全量程地指示测量值和设定值。偏差的节器采用双针电表，全量程地指示测量值和设定值。偏差的节器采用双针电表，全量程地指示测量值和设定值。偏差的大小有两个指针间的距离反映出来，在两针重合时，偏差为大小有两个指针间的距离反映出来，在两针重合时，偏差为大小有两个指针间的距离反映出来，在两针重合时，偏差为大小有