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過程控制儀表第5章數(shù)字調(diào)節(jié)器-展示頁

2025-01-27 20:22本頁面
  

【正文】 ???? ???? ???ninnsDiIsnPn eeTTeTTeKp01 因為采樣周期 Ts相對于信號變化周期是很小的,這樣可用矩形法計算積分,用向后差分代替微分,則上式變成離散 PID算式為 式中 ⊿ t=Ts—— 采樣周期; pn—— 第 n次采樣時調(diào)節(jié)器的輸出; en—— 第 n次采樣的偏差值 en=rmn; n—— 采樣序號。 16 三、 PID控制算式 (一) PID控制算式的基本形式 數(shù)字調(diào)節(jié)中的 PID控制算式是將 PID的模擬表達式進行離散化而得到的。它實際上是通過零階保持器和采樣器將連續(xù)對象離散化了。 數(shù)字調(diào)節(jié)器的模擬化設計方法是基于將數(shù)字控制系統(tǒng)看 一個連續(xù)系統(tǒng),如下圖所示。因此,用于連續(xù)系統(tǒng)的 PID控制規(guī)律必須進行離散化后方可應用于數(shù)字式調(diào)節(jié)器。 13 一、數(shù)字式調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的實現(xiàn) 數(shù)字式 PID調(diào)節(jié)器 DDZⅢ 調(diào)節(jié)器是模擬式調(diào)節(jié)器,它利用電子電路進行連續(xù)的 PID運算。 11 ① 多個輸出通道共用一個 D/A轉換器,其結構示意圖如下圖所示。 4)控制電加熱系統(tǒng)的晶閘管。 2)由電/氣轉換器驅(qū)動的氣動執(zhí)行器。 9 ( 2)各通道分用采樣/保持器,共用 A/D轉換器的模擬量輸入通道(如下圖所示) 10 二、模擬量輸出通道 在數(shù)字調(diào)節(jié)器中,運算處理后得到的控制信號仍是數(shù)字量,需經(jīng)模擬量輸出通道變換為能直接驅(qū)動執(zhí)行器的信號。 2. 數(shù)字式控制器的軟件 7 模擬量輸入 /輸出通道 一. 模擬量輸入通道 分類: 從接受電信號的電平分:高電平和低電平輸入通道; 從抗干擾性能角度分:非隔離型和隔離型高抗干擾輸入通道; 從結構上可按共用一個放大器或 A/D轉換器及不共用多種組合。 ( 2)用戶應用軟件 用戶應用軟件由用戶自行編制,采用POL(面向過程語言 )編程,因而設計簡單、操作方便。 ( 1)系統(tǒng)管理軟件 主要包括監(jiān)控程序和中斷處理程序兩部分,它們是控制器軟件的主體。通信接口將發(fā)送的數(shù)據(jù)轉換成標準通信格式的數(shù)字信號,由發(fā)送電路送往外部通信線路,再由接收電路接收并將其轉換成計算機能接收的數(shù)據(jù)。側面則有設置和指示各種參數(shù)的鍵盤、顯示器等。 ( 4)人 /機聯(lián)系部件 主要包括顯示儀表或顯示器、手動操作裝置等,它們被分別置于數(shù)字式控制器的正面和側面。 ( 3)過程輸出通道 主要包括模擬量輸出通道和開關量輸出通道兩部分,其中模擬量輸出通道由 D/A轉換器、多路模擬開關輸出保持器和 V/I轉換器等組成,其作用是將數(shù)字信號轉換為 1~ 5V模擬電壓或 4~ 20mA模擬電流信號。 數(shù)字式控制器的硬件電路 ( 1)主機電路 主要由微處理器 CPU、只讀存儲器 ROM和EPROM、隨機存儲器 RAM、定時 /計數(shù)器 CTC以及輸入 /輸出接口等組成,它是數(shù)字控制器的核心,用于數(shù)據(jù)運算處理和各組成部分的管理。1 第 5章 數(shù)字調(diào)節(jié)器 本章主要內(nèi)容: ? 數(shù)字調(diào)節(jié)器的基本構成 ? 模擬量輸入 /輸出通道 ? 數(shù)字式 PID調(diào)節(jié)器 ? PID參數(shù)自整定調(diào)節(jié)器 ? 常用數(shù)字式 PID調(diào)節(jié)器 5. 1 數(shù)字式控制器的基本構成 模擬式調(diào)節(jié)器的局限性越來越明顯: 1)功能單一,靈活性差; 2)信息分散,所用儀表多,且監(jiān)視操作不方便; 3)接線過多,系統(tǒng)維護難度大。 數(shù)字式控制器的硬件電路由主機電路、過程輸入通道、過程輸出通道、人 /機接口電路以及通信接口電路等構成。 ( 2)過程輸入通道 包括模擬量輸入通道和開關量輸入通道兩部分,其中模擬量輸入通道主要由多路模擬開關、采樣/保持器和 A/D轉換器等組成,其作用是將模擬量輸入信號轉換為相應的數(shù)字量;而開關量輸入通道則將多個開關輸入信號通過輸入緩沖器將其轉換為能被計算機識別的數(shù)字信號。開關量輸出通道則通過輸出緩沖器輸出開關量信號,以便控制繼電器觸點或無觸點開關等。正面的設置與常規(guī)模擬式控制器相似,有測量值和設定值顯示表、輸出電流顯示表、運行狀態(tài)切換按鈕、設定值增/減按鈕、手動操作按鈕等。 ( 5)通信部件 主要包括通信接口、發(fā)送和接收電路等。數(shù)字通信大多采用串行方式。監(jiān)控程序又包含系統(tǒng)初始化、鍵盤和顯示管理、中斷管理、自診斷處理及運行狀態(tài)控制等模塊;中斷處理程序則包含鍵處理、定時處理、輸入處理和運算控制、通信處理和掉電處理等模塊。在可編程控制器中,這些應用軟件以模塊或指令的形式給出,用戶只要將這些模塊或指令按一定規(guī)則進行連接(亦稱組態(tài))或編程,即可構成用戶所需的各種控制系統(tǒng)。 8 ( 1)共用一個采樣 /保持器( S/H)和 A/D轉換器的高電平模擬量輸入通道(如下圖所示)。 進行閉環(huán)連續(xù)控制的執(zhí)行器大致有以下幾類: 1)由伺服馬達驅(qū)動的電動執(zhí)行器。 3)由步進電動機驅(qū)動的電動執(zhí)行器。 輸出通道根據(jù)所用 D/A轉換器的情況可有
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