過程控制儀表第4章模擬式調(diào)節(jié)器-wenkub.com
2025-01-15 20:25 本頁面
【正文】 三、微分先行 PID調(diào)節(jié)器 ?????? ???? )()(1)()11(100)( sVsKT sTsEsTPsMV iDDDI?????????? ??? ??????? )()11()()(111100 sVsTsVsKTsTsTP sIiDD DI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)： 微分先行 PID調(diào)節(jié)器原理框圖 四、比例微分先行 PID調(diào)節(jié)器 比例微分先行 PID調(diào)節(jié)器的組成框圖 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)： ???????????????? )()(11)(1100)( sVsKTsTsEsTPsMV iDDDI????????? ??? ??????? )(1)()(1111 0 0 sVsTsVsKTsTsTP sIiDDDI DDZ－ Ⅲ 儀表標(biāo)準(zhǔn)輸入信號為＿＿＿＿＿＿。2221 當(dāng) VA’值大于 VA時(shí)，即（ V01+VE）＞ ?V01時(shí)， VD1導(dǎo)通，非線性單元特性曲線由 oc段進(jìn)入 cd段，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)為 V01=－VE/(1－ ?)， cd段的表達(dá)式為 VA=V01+VE (V01 ＞ － VE/(1－ ?) ) 從上式可看出，曲線 cd段的截距為 VE，因?yàn)?VE為負(fù)值，所以截距為負(fù)值，斜率為＋ 1，即在 cd段，非線性單元不改變調(diào)節(jié)器原來的比例增益。 下面分析此電路實(shí)現(xiàn)非線性特性的原理。此時(shí)， IC6輸出也為正信號， VD2截止，此路斷開?？狗e分飽和的電路種類較多，下面我們以一個(gè)電路為例說明抗積分飽和的原理。特種調(diào)節(jié)器的應(yīng)用可以大大提高過程自動(dòng)化水平，提高調(diào)節(jié)品質(zhì)和生產(chǎn)的安全性。 % 為此，當(dāng) P=2%時(shí)，調(diào)整輸入電路的運(yùn)放 IC1的調(diào) 0電位器，以滿足精度要求；當(dāng) P=500%時(shí)，調(diào)整 PI電路中的調(diào) 0電位器，來滿足精度要求。則 式中： 由上式可知： ① 由于積分增益很高，由輸出電路引入的誤差可忽略不計(jì)； ② 由 PI電路引入的誤差與比例帶大小有關(guān)，當(dāng)比例帶很小時(shí)， P=2%時(shí)， ε3很小，可忽略不計(jì)。 ①為構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)必須將正反作用開關(guān)置于反作用位置；②為了及時(shí)跟蹤，將微分作用切斷，積分時(shí)間置于最?。?m=1） 2）電路分析 DDZШ型調(diào)節(jié)器閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)框圖如下圖所示。 “硬手動(dòng)”狀態(tài)：調(diào)節(jié)器輸出與給定電壓成正比，即與硬手動(dòng)桿位置一一對應(yīng)。 工作狀態(tài)由開關(guān) S1和 S2切換： S1和 S2為“ 1”位置為“自動(dòng)”狀態(tài)； S1和 S2為“ 2”位置為“保持”狀態(tài)； S4按下為“軟手動(dòng)”狀態(tài)； S1和 S2為“ 3”位置為“硬手動(dòng)”狀態(tài)。 4）指示電路：輸入信號指示 IC5和給定信號指示 IC6 。主要由 6個(gè)運(yùn) 放電路為核心，主電路 A1 ~A4， 指示電路 A5和 A6。 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。 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。 U0為 ，當(dāng) UI加入（給定值不變）， U0為 2V。 （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。 由 PD和 PI串聯(lián)得到的 PID運(yùn)算電路優(yōu)點(diǎn)是可以是測量值微分先行的調(diào)節(jié)器，測量值經(jīng)過微分后再與給定值比較，差值送入積分電路。 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也會引起 F變化，從而使 TI’和 KP’隨之變化。 （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。為此人們根據(jù)長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各種不同被控對象的 PID的參數(shù)都是有一定的范圍。 4． 重新上電，觀察超調(diào)、振蕩和穩(wěn)定時(shí)間是否符合系統(tǒng)要求。 PID控制作用中，比例作用是基礎(chǔ)控制；微分作用是用于加快系統(tǒng)控制速度；積分作用是用于消除靜差。一般使用實(shí)際的比例微分作用。 ? 微分對靜態(tài)偏差毫無控制能力 。加入微分作用，在偏差尚不大時(shí)，根據(jù)偏差變化趨勢（速度），提前給出較大的調(diào)節(jié)作用，使過程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)得到改善。 （ 2） 比例積分控制 （ PI） sTKsTKsGIIICC1111)(????比例積分調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)特性 稱為 PI調(diào)節(jié)器的積分增益，它定義為：在階躍信號輸入下，其輸出的最大值與純比例作用時(shí)產(chǎn)生的輸出變化之比。 （ 1） 積分控制 （ I） 輸出變化量 u(t)與輸入偏差 e的積分成正比 01u( t) tIe dtT? ?當(dāng) e是幅值為 E的階躍時(shí) 01Eu( t) etIIdt tTT? ? ??TI — 積
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