過(guò)程控制儀表第4章模擬式調(diào)節(jié)器(編輯修改稿)
2025-02-14 20:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 允許有靜差，可不用積分和微分 壓力 對(duì)象的滯后不大，可不用微分 溫度 對(duì)象有較大的滯后，常用微分 流量 時(shí)間常數(shù)小，并有噪聲， KP較小， TI較小，不用微分 二 . PID運(yùn)算電路的構(gòu)成 由串聯(lián)反饋運(yùn)放和并聯(lián)反饋運(yùn)放可以構(gòu)成各種運(yùn)算電路，加入輸入和輸出電路就可以構(gòu)成 P， PI， PD和 PID各種調(diào)節(jié)器。 （一 ） 由 P， PD和 PI串聯(lián)組成的 PID運(yùn)算電路 1. 其電路原理如下圖所示 考慮到各電路的輸入阻抗比輸出阻抗大得多。串聯(lián)時(shí)互 相影響小， IC1~IC3的開(kāi)環(huán)增益 K1， K2和 K3都足夠大。 ???????? ??????? ??dtdVFTdtVFTVFKdtdVKTdtVTKV iDiIiPDDII11 000式中 KP1=R3RP2/R4RP1， KP2=R2/(R1+R2)=1/n KP3=C1/Cm KP=KP1KP2KP3 比例增益 KD=n 微分增益 KI=K3Cm/CI 積分增益 TD＝ nCDRD 預(yù)調(diào)時(shí)間 TI=RICI 再調(diào)時(shí)間 F=1+TD/TI 相互干擾系數(shù) 圖示運(yùn)算電路的實(shí)際比例系數(shù)為： KP’=KPF 實(shí)際再調(diào)時(shí)間為： TI’=TIF 實(shí)際預(yù)調(diào)時(shí)間為： TD’=TD/F F表示 PID運(yùn)算電路實(shí)際的整定參數(shù) KP’ ， TI’和 TD’之間互相干擾的程度。 當(dāng) F =1， KP’ ， TI’和 TD’三個(gè)參數(shù)在調(diào)整時(shí)無(wú)相互影響。 當(dāng) F≠1， 且與 TI ， TD有關(guān)，調(diào)整 TI將引起 F變化，也就使 TD’和 KP’變化；調(diào)整 TD也會(huì)引起 F變化，從而使 TI’和 KP’隨之變化。 F越大，互相影響越嚴(yán)重。 2. 省去 P放大器的 PID運(yùn)算電路 如下圖所示，將比例放大器與 PD合并，信號(hào)只經(jīng)過(guò)一次反向，因此 VO和 Vi極性相反。 DDZШ型調(diào)節(jié)器的 PID運(yùn)算電路就是這種結(jié)構(gòu)。 由 PD和 PI串聯(lián)得到的 PID運(yùn)算電路優(yōu)點(diǎn)是可以是測(cè)量值微分先行的調(diào)節(jié)器，測(cè)量值經(jīng)過(guò)微分后再與給定值比較，差值送入積分電路。由于給定值不經(jīng)過(guò)微分，在改變給定時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出不會(huì)發(fā)生大的突變，避免給定值對(duì)系統(tǒng)大擾動(dòng)。 串聯(lián)構(gòu)成的運(yùn)算電路的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是 F較小。 缺點(diǎn)是各級(jí)誤差積累放大，為保證整機(jī)精度，對(duì)各部分電路的精度要求較高。 （二）由 P， I和 D并聯(lián)組成的 PID運(yùn)算電路 其原理電路如圖所示，由 P， I和 D三個(gè)運(yùn)算電路并聯(lián)連接，然后由加法器把他們的輸出相加（即 V0=V01+V02+V03 ），構(gòu)成PID電路。 這種方式的特點(diǎn)： ① 避免級(jí)間誤差的積累放大，對(duì)保證整機(jī)精度有利； ②可 消除參數(shù) TI， TD變化對(duì)整機(jī)實(shí)際整定參數(shù)（ KP’， TD’，TI’） 的影響； ③ 由于比例級(jí)與積分，微分電路并聯(lián)， KP變化將使實(shí)際預(yù)調(diào)時(shí)間 TD/KP和再調(diào)時(shí)間 KPTI發(fā)生變化，即 KP對(duì) TD’， TI’有影響。 （三）串聯(lián)并聯(lián)混合式 PID運(yùn)算電路 為了消除 PID參數(shù)之間的相互干擾，可采用串聯(lián)并聯(lián)混合電路，如下圖所示， PI和 D并聯(lián)后再與變比例級(jí)串聯(lián)，其框圖如下圖所示。 練習(xí) 、輸出范圍均為4~20mA DC，若設(shè)比例度 P=100%， TI=2min，穩(wěn)態(tài)時(shí)其輸出為 6mA；若在某一時(shí)刻輸入階躍增加 1mA，試求經(jīng)過(guò) 4min后調(diào)節(jié)器的輸出。 U0為 ，當(dāng) UI加入（給定值不變）， U0為 2V。隨后 U0線(xiàn)性上升，經(jīng) 5秒 U0為 ，則比例增益，比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間分別是多少？ 167。 DDZⅢ 型 基型 PID調(diào)節(jié)器 模擬式控制器用模擬電路實(shí)現(xiàn)控制功能。其發(fā)展經(jīng)歷了 Ⅰ 型（用電子管）、 Ⅱ 型（用晶體管）和 Ⅲ 型（用集成電路）。 PID， PI， PD和 P調(diào)節(jié)器的組成基本相同，它們之間只是運(yùn) 算電路部分不同，其中 PID調(diào)節(jié)器是最完善的調(diào)節(jié)器。 一. PID調(diào)節(jié)器的構(gòu)成 DDZⅢ 型儀表的主要技術(shù)指標(biāo)及外形 主要技術(shù)指標(biāo)： 測(cè)量信號(hào)： 1～ ； 外給定信號(hào)： 4～ ； 內(nèi)給定信號(hào)： 1～ ； 測(cè)量與給定信號(hào)的指示精度： 177。 1％； 輸入阻抗影響： ≤滿(mǎn)刻度的 ％； 輸出保持特性：－ ％（每小時(shí)）； 輸出信號(hào)： 4～ ； 調(diào)節(jié)精度： 177。 ％； 負(fù)載電阻： 250～ 750Ω。 1雙針垂直指示器 2外給定指示燈 3內(nèi)給定設(shè)定輪 4自動(dòng) —軟手動(dòng) —硬手動(dòng) 切換開(kāi)關(guān) 5硬手動(dòng)操作桿 6輸出指示器 7軟手動(dòng)操作板鍵 DDZⅢ 基型調(diào)節(jié)器由控制單元和指示單元組成?？刂茊卧ㄝ斎腚娐贰?PD與 PI電路、輸出電路、軟手動(dòng)與硬手動(dòng)操作電路；指示單元包括輸入信號(hào)指示電路和給定信號(hào)指示電路。 全刻度指示調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖 2 全刻
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