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第四章 控制器的作用规律 第一页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-0 引言 ST 控制器是组成控制系统的基本环节之一，也是系统中控制仪表的核心部分。根据控制要求和控制对象的特性，应采用不同作用规律的控制器。 第二页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-0 引言 ST 控制器的两个研究方面： 作用规律：p(t)=f(e(t))，即传递函数的结构。也称控制规律或调节规律。 2. 作用强度：每一种作用规律的控制强度。反映在传递函数中，就是其分子和分母中的各项系数。 END 第三页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-1 两位（双位）式控制器 ST 被控量在设定的上限和下限之间变化， 调节器的输出只有两个状态（0或1）。 结构简单，一般用于对控制品质要求不高， 特别是允许被控对象在一定的范围内波动的控制 系统中。 船舶的热工参数控制系统中采用两位式 控制器，如水位、液位、蒸汽压力、液体温度 等的控制。 第四页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-1 两位式控制器 ST END →动触头与静触头断开 当h↑→浮子↑→浮子 杆碰到扇形框架上的 上限销钉→使调节板 框架绕轴顺时针转动 →磁铁1↓与同极性的 磁铁2相遇 →因同性相斥磁铁2↑ →水泵电源断开 →给水泵停止向锅炉供水。 第五页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-2 比例作用规律 ST 比例作用规律（P）：控制器的输出变化量与输入（偏差） 变化量成比例。 K——比例系数 第六页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-2 比例作用规律 第七页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-2 比例作用规律 比例带δ（或 PB）：当控制器的输出作100%变化时，其输入量变化（数值上等于被控量的变 化）的百分数。 －－被控量变化值 －－被控量变化范围（量程） －－控制器输出量的最大范围 －－相应于被控量变化后，输出的变化量 第八页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-2 比例作用规律 例：某温度控制系统，温度控制范围为 ，控制器输出 的变化范围4-20mA，若t1= ,控制器输出为10mA， t1= ,控 制器输出为5mA，求该控制器的比例带 d 无量纲，故无论控制器控制的是何种参数，也不管它 的构造如何，只要它们的比例带相同。比例控制作用强弱 是一样的。 解： 第九页，共二十八页，2022年，8月28日 如：液位控制系统 采用比例控制器的单容水柜 水位控制系统过渡过程： ＋ － － ＋ △λ Gf(s) GO(s) GQ(s) GC(s) Gm(s) h h0 h △Q △Q1 △Q2 △h △μ △λ↑→h↓ Q1 Q2 第十页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-2 比例作用规律 △Q1 － － GO(s) GQ(s) GC(s) Gm(s) h △Q 或△Q2 △λ 例如：液位控制系统 第十一页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-2 比例作用规律 特点:(1)非周期过程，不会产生振荡； (2)有差控制，且比例系数KP越大 （或δ越小），静态偏差越小， 但不可能为零。 第十二页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-2 比例作用规律 第十三页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-3 积分作用规律 第十四页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-3 积分作用规律 第十五页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-3 积分作用规律 第十六页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-3 积分作用规律 当扰动输入为阶跃函数时： 第十七页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-4 比例积分作用规律 由于积分作用容易导致系统稳定性变差，因此一般不采用 单纯的积分控制器，而是将其与比例作用相结合构成比例积分 （PI）控制器。 Ti ——积分时间；δ——比例带 第十八页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-4 比例积分作用规律 第十九页，共二十八页，2022年，8月28日 §4-4 比例积分作用规律 第二十页，共二十八页，2022年，8月28日