实展大字 第四章控制器 口PID调节规律及实现方法 模拟调节器 数字控制器 本章学习要求 完成本章内容的学习后应能做到 1.掌握PID调节规律及实现方法 2.掌握模拟PID控制器的构成和原理 3.掌握模拟PID控制器的构成和原理 2021/2/24 上页下页
2021/2/24 第四章 控制器 本章学习要求 完成本章内容的学习后应能做到： 1.掌握PID调节规律及实现方法 2.掌握模拟PID控制器的构成和原理 3.掌握模拟PID控制器的构成和原理 上页 下页 ❑ PID调节规律及实现方法 ❑ 模拟调节器 ❑ 数字控制器
控制器的作用是将被控变量测量值与结定值 进行比较,然后对比较后得到的偏差进行比例、 积分、微分等运算,并将运算结果以一定的信号 形式送往执行器,以实现对被控变量的自动控制。 模拟调节器(控制算法由电路实现) 数字控制器(含CPU,控制算法由程序实现) 般调节器还需要具备如下功能,以适应自动控制的需要: 偏差指示 指示偏差信号 模拟调节器指针式表头 全刻度指示:输入信号和设定值分别由不同的 指针在0~100%范围指示 偏差值指示:仅利用一个指针来指示偏差信号 ±30% 21数字控制器通过LED或者液晶屏显示
2021/2/24 控制器的作用是将被控变量测量值与结定值 进行比较，然后对比较后得到的偏差进行比例、 积分、微分等运算，并将运算结果以一定的信号 形式送往执行器，以实现对被控变量的自动控制。 模拟调节器（控制算法由电路实现） 数字控制器（含CPU，控制算法由程序实现） 一般调节器还需要具备如下功能，以适应自动控制的需要： 偏差指示 指示偏差信号 模拟调节器——指针式表头 全刻度指示：输入信号和设定值分别由不同的 指针在0～100％范围指示 偏差值指示：仅利用一个指针来指示偏差信号 ±30％ 数字控制器——通过LED或者液晶屏显示
输出显示 显示调节器输出信号的大小,习惯上输 出显示表也称作阀位表。 内、外给定的选择给定信号可以由调节器内部产生,也可以 由其它仪表外部提供 内给定的调整若设定值为内给定,用户可以调整调节器上的 内给定拨盘来改变设定值 何谓正作用?何谓反作用? 正、反作用的选择为了构成一个负反馈控制系统,必须正 确的确定调节器的正、反作用,否则整 个控制系统就无法正常运行。调节器的 2021/2/ 正、反作用,是通过正、反作用开关来 选择的
2021/2/24 输出显示 显示调节器输出信号的大小，习惯上输 出显示表也称作阀位表。 内、外给定的选择 给定信号可以由调节器内部产生，也可以 由其它仪表外部提供 内给定的调整 若设定值为内给定，用户可以调整调节器上的 内给定拨盘来改变设定值 正、反作用的选择 何谓正作用？何谓反作用？ 为了构成一个负反馈控制系统，必须正 确的确定调节器的正、反作用，否则整 个控制系统就无法正常运行。调节器的 正、反作用，是通过正、反作用开关来 选择的
手/自动双向切换何谓手动?何谓自动?为什么要进行手 自动切换? 手动操作 可以调整手操拨盘或者手操扳键来改 变调节器的输出 无扰动切换手自动切换时都希望不给控制系统带来扰动, 即调节器的输出信号不发生突变(即必须要 求无扰动切换) Kp/Ti/Td的设置改变控制器的特性 2021/2/24
2021/2/24 手/自动双向切换 何谓手动？何谓自动？为什么要进行手 自动切换？ 手动操作 可以调整手操拨盘或者手操扳键来改 变调节器的输出 无扰动切换 手自动切换时都希望不给控制系统带来扰动， 即调节器的输出信号不发生突变（即必须要 求无扰动切换） Kp/Ti/Td的设置 改变控制器的特性
42横拟控制翳 调节器的初步认识 目 手动 DTL DDZ 1 DDZ 图4-2DDZ一Ⅲ型调节器正面图 1手动自动切换开关;2-相示灯;3一指 l一位号牌2一内外给定指示3一内给定设定拨盘 示表;4偏差楣针,5一内给定盘;6—手 4-AMH切换5一阀位表6一软手动操作扳键 2021/2/24操盘:7一输出指示表:8一拉手 7一双针全刻度指示表
2021/2/24 调节器的初步认识 1 2 3 4 5 6 6 7 图4-2 DDZ－III型调节器正面图 1－位号牌 2－内外给定指示 3－内给定设定拨盘 4-A/M/H切换 5－阀位表 6－软手动操作扳键 7－双针全刻度指示表 4.2 模拟控制器
DDZ-I型DDZ一I型 仪表 仪表 (包括调节(包括调节 II型仪表优点 器) 器) 电源220VAC 24VDC集中|可用240蓄电池作备用电源 仪表内部没有变压器,不发热,为实现更好的防爆措施 供电 提供条件。 本安型防爆\故障状态:电流小于35m,电压小于35VDC,可带电维 防爆|隔离防爆‖(安全火花 型) 修 输出信 010mA 420mA ①电气零点从4mA开始,不与机械零点重合,容易识别 号 断电、断线等故障。 ②只要改变转换电阻阻值,便可接收其他电流信号,例 如将10~50mA等直流电流信号转换为1~5V信号。 输入信 010mA 4120mA③因为最小输入信号不为零,为现场变送器实现两线制 号 创造了条件。变送器与调节器用两线联接,既节省电缆 线和安装费用,还有利于安全防爆 ①由于集成运放均为差分放大器,且输人对称性好,漂 分离元件 集成电路移小,仪表的稳定性得到提高 元器件(电阻、电(运放电②由于集成运放有高增益,因而开环放大倍数很高,这 容、晶体路……)|仪表的精度得到提高。 管…) ③由于采用了集成电路,焊点少,强度高,大大提高了 仪表的可靠性
2021/2/24 DDZ－II型 仪表 （包括调节 器） DDZ一III型 仪表 （包括调节 器） III型仪表优点 电 源 220VAC 24VDC集中 供电 ·可用24VDC蓄电池作备用电源 ·仪表内部没有变压器，不发热，为实现更好的防爆措施 提供条件。 防 爆 隔离防爆 本安型防爆 （安全火花 型） 故障状态：电流小于35mA，电压小于35VDC，可带电维 修。 输出信 号 0~10mA 4~20mA ①电气零点从4 mA开始，不与机械零点重合，容易识别 断电、断线等故障。 ②只要改变转换电阻阻值，便可接收其他电流信号，例 如将10～ 50mA等直流电流信号转换为l～5V信号。 ③因为最小输入信号不为零，为现场变送器实现两线制 创造了条件。变送器与调节器用两线联接，既节省电缆 线和安装费用，还有利于安全防爆。 输入信 号 0~10mA 4~20mA 1~5V 元器件 分离元件 （电阻、电 容、晶体 管……） 集成电路 （运放电 路……） ①由于集成运放均为差分放大器，且输人对称性好，漂 移小，仪表的稳定性得到提高。 ②由于集成运放有高增益，因而开环放大倍数很高，这 使仪表的精度得到提高。 ③由于采用了集成电路，焊点少，强度高，大大提高了 仪表的可靠性
指示表单针偏差指有双针全分别指示测量值(红针)、给定值(黑针) 头 刻度大表当仪表置于“内给定”:设定值由黑针指示 (0±30%)头指示(0 100%) 手动方硬手动硬手动、硬手动—输出与拨盘数值直接对应 式 软手动软手动——同时按下软手动操作板键6,调节器的输出便 随时间按一定的速度增加或减小;若手离开操作极键则当 时的信号值就被保持 通常都是用软手动操作板键进行手动操作,这样控制比较 平稳精细,只有当需要给出恒定不变的操作信号(例如 阀的开度要求长时间不变)或者在紧急时要一下子就控制 到安全开度等情况下,才使用硬手动操作。 手自动预平衡无平衡、“自动”兮“软手动”切换是双向无平衡无扰动 切换 无扰动 硬手动”→“软手动”切换是无平衡无扰动 硬手动”→“自动”切换是无平衡无扰动 软手动”→“硬手动”切换是预平衡无扰动 “自动”→“硬手动”切换是预平衡无扰动 其它|正反作用切换(操作点:二者基本相同 调节器内部) PID参数设置(操作点 调节器内部) 2021/2/24
2021/2/24 指示表 头 单针偏差指 示 （0~±30%） 有双针全 刻度大表 头指示（0 ~100%） 分别指示测量值（红针）、给定值（黑针） 当仪表置于“内给定”：设定值由黑针指示。 手动方 式 硬手动 硬手动、 软手动 硬手动——输出与拨盘数值直接对应 软手动——同时按下软手动操作板键6，调节器的输出便 随时间按一定的速度增加或减小；若手离开操作极键则当 时的信号值就被保持 通常都是用软手动操作板键进行手动操作，这样控制比较 平稳精细，只有当需要给出恒定不变的操作信号（例如， 阀的开度要求长时间不变）或者在紧急时要一下子就控制 到安全开度等情况下，才使用硬手动操作。 手自动 切换 预平衡 无平衡、 无扰动 “自 动”“软手动”切换是双向无平衡无扰动 “硬手动”“软手动”切换是无平衡无扰动 “硬手动”“自 动”切换是无平衡无扰动 “软手动”“硬手动”切换是预平衡无扰动 “自 动”“硬手动”切换是预平衡无扰动 其 它 ·正反作用切换（操作点： 调节器内部） ·PID参数设置（操作点： 调节器内部） ·………… 二者基本相同
DDZ—m型电动调节器简介 DD3一Ⅲ型僩节器的基冲性能 DD3-Ⅲ型调节器的基牵組 指示单元T 控制单元 Q指 给定 指示 输出指示 测量 给定 硬手操 指示电路指示电路 电路 U 输入电路 PD电路 P电路输出电路 1~5V 4~20mA 软手操 2509 外内1-5V 电路 4~20mA
2021/2/24 DDZ―Ⅲ型电动调节器简介 DDZ―Ⅲ型调节器的基本性能 DDZ―Ⅲ型调节器的基本组成
DDz一Ⅲ塑电动调节器 DDZⅢ型调节器有两种:全刻度指示调节器和偏差指示调节器 它们的结构和线路相同,仅指示电路有些差异 这两种基型调节器均具有一般调节器应具有的 对偏差进行PⅠD运算 偏差指示 正反作用切换 内外给定切换(产生内给定信号) 手动/自动双向切换 阀位显示等功能。 在基型调节器的基础上,可附加某些单元,如输入报警、偏差 报警、输出限幅单元等。也可构成各种特种调节器,如抗积分 饱和调节器、前馈调节器、输岀跟踪调节器、非线性调节器等 以及构成与工业计算机联用的调节器
2021/2/24 DDZ―Ⅲ型电动调节器 DDZ―Ⅲ型调节器有两种：全刻度指示调节器和偏差指示调节器 它们的结构和线路相同，仅指示电路有些差异。 这两种基型调节器均具有一般调节器应具有的: 对偏差进行PID运算 偏差指示 正反作用切换 内外给定切换(产生内给定信号) 手动/自动双向切换 阀位显示等功能。 在基型调节器的基础上，可附加某些单元，如输入报警、偏差 报警、输出限幅单元等。也可构成各种特种调节器，如抗积分 饱和调节器、前馈调节器、输出跟踪调节器、非线性调节器等 以及构成与工业计算机联用的调节器
基型调节器的成方框图 指示单元 控制单元 测量 给定 指示 指示 输出指示 测量 给定 硬手操 指示电路指示电路 电路 输入电路 PD电路2P电路 输出电路 1~5V 4~20mA 软手操 250 电路 外内1-5V 4~20mA
2021/2/24 P.36 基型调节器的构成方框图