【文章內容簡介】 niversity 29 2．按閉合回路的數(shù)目分類 單回路控制系統(tǒng) ： 只有一個被控量信號反饋到控制器的輸入端。形成一個閉合回路。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 30 多回路控制系統(tǒng) ： 具有一個以上的閉合回路，控制器 (調節(jié)器 )除接受被控量反饋信號外，還有另外的輸出信號直接或間接地反饋到控制器的輸入端。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 31 3．按給定值分類 定值控制系統(tǒng) ：給定值保持不變，從而被控量也相應保持不變，主要矛盾是克服擾動對被控量的影響，最終使被控量與給定值相等。 主要的熱工控制系統(tǒng)，如：給水控制系統(tǒng)、再熱汽溫控制系統(tǒng)等。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 32 隨動控制系統(tǒng)： 給定值按預先不能確定的一些隨機因素而變化。因而被調量也跟隨給定值而隨機變化。 如：單元機組負荷控制系統(tǒng)；軍事上的火炮跟蹤系統(tǒng)；導彈預測攔截系統(tǒng)。 程序控制系統(tǒng)： 給定值按已知的時間函數(shù)變化?？刂频娜蝿帐鞘贡豢亓勘M快與給定值相等。 例如：汽輪機自動啟停系統(tǒng) TAS：汽輪機啟動過程中，要求汽輪機的轉速按一定程序升降等；爐膛吹灰系統(tǒng)等。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 33 三、熱工對象的動態(tài)特性 （ 1）有自平衡能力 （ 2）無自平衡能力 sn eTsKsW ???? )1()()1()( TsssW ???第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 34 熱工對象具有以下特點： （ 1）被調量的變化大多是不振蕩的。 （ 2）被調量在干擾發(fā)生的開始階段有遲延和慣性。 （ 3）在響應曲線的最后階段，被調量可能達到一個新的平衡狀態(tài)（對象有自平衡能力），也可能不斷變化而無法進入平衡狀態(tài)（對象無自平衡能力）。 （ 4）描述對象動態(tài)特性的特征參數(shù)有：放大系數(shù) 、時間常數(shù)、遲延時間。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 35 167。 14 常規(guī) PID調節(jié)器 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 36 一、常規(guī) PID控制規(guī)律 接受被調量信號和給定值比較后的偏差信號，按比例 積分 微分控制規(guī)律 輸出控制指令給執(zhí)行器。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 37 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 38 比例調節(jié)規(guī)律 指調節(jié)器輸出的控制作用 u（ t）與其偏差輸入信號e(t)之間成比例關系，即 比例增益 工程中，常用比例帶 δ來描述其控制作用的強弱，即 pK1??物理意義：在調節(jié)機構的位移改變時，被調量應有的改變量。 )()( teKtu p?第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 39 比例調節(jié)器的階躍響應曲線如下 : δ 對控制過程的影響 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 40 結論： 比例帶大，則調節(jié)閥動作幅度小，被調量變化平穩(wěn)，超調量小，但殘差較大，靜態(tài)偏差隨比例帶的加大而加大； 減小比例帶導致系統(tǒng)激烈振蕩甚至不穩(wěn)定，比例帶設置必須有一定的穩(wěn)定裕度。 比例調節(jié)規(guī)律的特點： （ 1）動作快，調節(jié)及時、迅速； （ 2）對干擾有很強的抑制作用；（ 2）調節(jié)過程結束，被調量偏差仍存在，存在靜態(tài)偏差，稱為有差調節(jié)。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 41 積分調節(jié)規(guī)律 積分調節(jié)規(guī)律是調節(jié)器輸出控制作用 u（ t）與其偏差輸入信號 e（ t）隨時間的積累值成正比，即 dtteTutui??? )(1)0()(積分時間 積分作用曲線 特點： 只要偏差存在，積分控制作用一直增加；消除穩(wěn)態(tài)偏差，實現(xiàn)無差調節(jié)，其控制作用體現(xiàn)在調節(jié)過程的后期。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 42 Ti對控制過程的影響 積分調節(jié)器的積分時間對控制過程的影響 非周期過程 衰減振蕩過程 等幅振蕩過程 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 43 結論： 積分時間越小，積分速度越快，調節(jié)閥動作愈快，容易引起和加劇振蕩。 積分調節(jié)作用是隨時間而逐漸增強的，與比例調節(jié)作用相比過于遲緩，惡化了動態(tài)品質，使過渡過程的振蕩加劇，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 44 微分調節(jié)規(guī)律 微分調節(jié)規(guī)律是調節(jié)器輸出的控制作用與其偏差輸入信號的變化速度成正比 。 對于定值控制系統(tǒng) ， 偏差信號的變化速度就是被調量的變化速度 ， 即 ( ) ( )( ) ( 0 ) ( 0 )ddd e t d c tu t u T u Td t d t= + = +微分時間 加入微分調節(jié)作用實現(xiàn) 超前調節(jié) ，有利于克服動態(tài)偏差，將大大改善調節(jié)過程。微分調節(jié)作用的大小僅與偏差信號的變化速度有關，而與偏差值大小無關。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 45 實際的微分調節(jié)規(guī)律具有慣性 ， 傳遞函數(shù)為下式： ( ) ( )11DDD d DddKKW s T s W sT s T s162。 = ? ?++微分增益 實際微分調節(jié)的階躍響應 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 46 結論： 微分作用的引入使系統(tǒng)控制過程的穩(wěn)定性和準確性都得以提高 ， 可適當減小靜態(tài)偏差 ， 但它不能像積分作用那樣消除穩(wěn)態(tài)偏差 。 調節(jié)過程開始時 ， 被調量偏差小 ， 但其變化速度卻較大 ， 可使執(zhí)行機構產生較大的位移 。 但當調節(jié)過程結束 ， 執(zhí)行機構位置最后總是回復到原來的數(shù)值 。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 47 綜上所述 : 比例調節(jié)作用是最基本的調節(jié)作用，使 “ 長勁 ” ，比例作用貫徹于整個調節(jié)過程之中； 積分和微分作用為輔助調節(jié)作用。積分作用則體現(xiàn)在調節(jié)過節(jié)過程的后期，用以消除靜態(tài)偏差， 使“后勁”； 微分作用則體現(xiàn)在調節(jié)過程的初期，使 “ 前勁 ” 。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Power University 48 4. PID(比例 積分 微分 )控制特點 (1) 缺點 不適用于有大時間滯后的控制對象，參數(shù)變化較大甚至結構也變化的控制對象，以及系統(tǒng)復雜、環(huán)境復雜、控制性能要求高的場合。 (2) 優(yōu)點 : ● PID算法蘊涵了動態(tài)控制過程中過去、現(xiàn)在和將來的主要信息，而且其配置幾乎最優(yōu)。 第一章 熱工自動化概述 North China Electric Po