安徽工业大学：《化工仪表与自动控制》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 自动控制仪表

第五章自动控制仪表 §5.1概述 控制系统按被调参数的变化规律分类: 定值调节系统:给定值为常数; ●随动调节系统:给定值为变数,要求跟随变化; ●程序控制调节系统:按预定时间顺序控制参数 控制目的的实现: ●通过人为设定或计算机程序直接给出一定的输 出——简单; ●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 一、控制系统按被调参数的变化规律分类： ⚫ 定值调节系统：给定值为常数； ⚫ 随动调节系统：给定值为变数，要求跟随变化； ⚫ 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： ⚫ 通过人为设定或计算机程序直接给出一定的输 出——简单； ⚫ 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 控制仪表的分类 基地式控制仪表 检测、控制、显示组合在一起的一类仪表 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 ●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的系统

第五章 自动控制仪表 §5.1 概述 三、控制仪表的分类： ⚫ 基地式控制仪表 – 检测、控制、显示组合在一起的一类仪表。 ⚫ 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。 ⚫ 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的系统

§52基本控制规律 ●控制规律:控制系统输入与输出之间的 关系 ●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)

§5.2 基本控制规律 ⚫ 控制规律：控制系统输入与输出之间的 关系。 ⚫ 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）

、限位控制 ●控制规律 控 AB断开,低位,开启阀门 AC导通,高位,关闭阀门 ∫pnm(4B导通) pn(4C导通) CBA ●控制结果: 将液位限制在BC之间

一、限位控制 ⚫ 控制规律 – AB断开，低位，开启阀门； – AC导通，高位，关闭阀门。 控 ( ) ( )    = 导通 导通 p AC p AB p min max ⚫ 控制结果： A ➢将液位限制在BC之间。 B C

限位控制的过渡曲线

限位控制的过渡曲线 p t y t yH yL

限位控制器电路举例 24V DC 控 B B B 电磁阀 AB断开阀门开启;AC接通—阀门关闭

限位控制器电路举例 24V DC 0 A B C 控 A B C AB断开——阀门开启 ； AC接通——阀门关闭 C B 电磁阀

连续控制P|D控制 ●根据输入量与设定值差异的大小连续调整 输出量的大小 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 PI控制—比例微分积分控制

二、连续控制——PID控制 ⚫ 根据输入量与设定值差异的大小连续调整 输出量的大小。 ⚫ 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——比例微分积分控制

1.P调节 ●输出量与被控量的差值成正比。 P=Kp·e ●放大倍数Kp:输出量与被控量的差值的 比例系数。 ●比例度δ: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8成反比

1. P调节 ⚫ 输出量与被控量的差值成正比。 P= KP ·e ⚫ 放大倍数KP：输出量与被控量的差值的 比例系数。 ⚫ 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(8)值的影响 ●K值过大(δ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 ●Kp值过小(δ值过大) 系统反应过于迟钝,调节时间长,余差大 ●Kp值(δ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

KP（ ）值的影响 ⚫ KP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。 ⚫ KP值过小（ 值过大） – 系统反应过于迟钝，调节时间长，余差大。 ⚫ KP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.P调节 ●加入积分调节的目的:缩短大偏差的调 节时间,消除余差。 ●积分调节方法:输出量与输入偏差对时 间的积分成正比。 ●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。因而通常 与比例调节共同使用。 p=kpe+ledt

2. PI调节 ⚫ 加入积分调节的目的：缩短大偏差的调 节时间，消除余差。 ⚫ 积分调节方法：输出量与输入偏差对时 间的积分成正比。 ⚫ 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。因而通常 与比例调节共同使用。         = +  edt T p K e p 1 1