ZXQ第四章调节器幻灯片.ppt

第四章 调节器 4.1 概述 4.2 PID控制规律及实现方法 4.3 模拟调节器 4.4 数字调节器和可编程序调节器 4.5 PID参数自整定调节器 控制规律 PID控制规律、自适应控制、模糊控制等 PID控制得到广泛的应用 对于非线性严重、大滞后对象的控制效果较差，需要采用其它控制算法。 4.2 PID控制规律及实现方法 一、常规PID控制规律 ①时间特性：观察输入信号变化，控制规律的瞬时响应过程。 ②微分方程与传递函数：控制规律的精确数学表达 ③频率特性：观察输入信号在频率变化时，控制规律的响应规律。 ④差分方程：微分方程或传递函数的离散化算法，用于计算机软件编程。 调节器性能指标 静差 控制精度 比例度：表征调节器放大倍数的可控参数 微分方程：u=kpe 传递函数：W(s)=Kp 频率特性：W(jw)=Kp 表征调节器放大倍数的可控参数为比例度。 比例度： 2、比例积分调节器（PI） 2、比例积分调节器（PI） 在对象惯性大时，需要根据被控量变化趋势采取控制措施，防止被控量产生更大偏差。 4、比例积分微分调节器 4、比例积分微分调节器 比例系数KP、积分时间TI、微分时间TD对控制效果的影响（重要） ① Kp :Kp越大，系统反应灵敏，过渡过程越快，稳定度下降。 ② TD :TD越大，微分作用越强，能够克服容量和测量滞后，但对突变信号反应过大，降低稳定性。 ① TI :TI越小，积分作用越强，消除余差越快，稳定度下降，振荡加强。 二、控制规律实现方法 二、控制规律实现方法 ②微分先行调节器 ③并联与串并联混合式调节器 并联式PID ③并联与串并联混合式调节器 并联式PID 将控制系统看成一个连续系统，应用连续系统理论设计校正环节，然后将校正环节的模拟算法离散化。采样周期小于信号最小周期的一半（常取八分之一）。 传递函数离散化 ②数字化设计方法 将控制系统看做一个离散系统，根据系统性能指标要求直接求出数字控制器的离散算法。 4.3 模拟调节器 一、DDZ-III型调节器 1、功能和性能指标 功能： 对偏差VI－VS做PID运算； 指示输入信号VI，设定信号Vs与输出信号Io 实现正/反作用控制； 能手动操作； 手动与自动能双向无平衡无扰动切换。 ●输入1～5VDC ●输出4～20mADC ●输入阻抗影响≤0.1Fscal％ ●负载电阻250～750 ●内设定1～5VDC ●闭环跟踪精度±0.5％ ●外设定4～20mADC ●电源24V±10％ ●比例带δ：2％～500％ ●再调时间TI：0.01～2.5分或0.1～25分 ●预调时间TD：0.04～10分，或断开 ●微分增益KD：10 2、工作原理：控制单元＋指示单元组成 3、电路分析 ①输入电路－－偏差输入电平移动电路 ②PD电路－－微分作用的投入与切除是无扰的 ③PI电路－－手动操作与切换问题 ④输出电路－－负载可变的恒流电路 ⑤指示电路 4、DDZ-III型调节器的特性分析 1）传递函数 二、积分饱和问题 抗积分饱和的措施： 当输出达到限幅值，积分作用没有停止，产生积分饱和。 采取某种方法自动地监视着积分环节的输出，当输出达到限幅值时 ●限制电容上的电压VC； ●取消积分作用，转换为比例作用 ●使输入信号为零或反向。 4.4 数字调节器和可编程序调节器 一、数字调节器 1、硬件结构 2、软件构成 二、模拟量输入通道 采样保持器S/H，安装在多路切换开关之前，有利于提高转换速度。 各种控制总线、数据总线均采用光电隔离，把控制现场地和控制室地实现电气隔离。 4.4.3 模拟量输出通道与手操电路 可逆计数器4516介绍 编程方式： 编程器编程、上位机编程 通信接口： RS－232C，RS－485，RS－422。 通信项目：测量值，设定值，操作输出，运行方式，高低限幅，PID常数等各种参数和调节器操作状态的读出或写入。 组态方法 1、组态字方法:简单可靠，运算周期较长，组态灵活性不够 2、模块代码方式：组态灵活，图形化组态与传统的控制系统设计相似。 要求： 了解PID自整定调节器基本概念 了解自整定专家系统及整定过程 由比例控制系统等幅振荡时的临界比例系数Ku和振荡周期Tu，得出PID参数。 在识别过程中无须加激励信号，它利用闭环回路中总存在一定的干扰，通过对干扰响应的观察，然后与智能工程基础的最优响应模型进行比较判断，从而实现过程的识别，如图4.33所示。 专家系统的核心是知识库，就是按照专家的整定与操作经验总结成的整定手册，包括响应曲线，控制目标和整定规则。 ①响应曲线 ②控