第五章第三節(jié) 調(diào)節(jié)器及其調(diào)節(jié)作用規(guī)律

1、第三節(jié)調(diào)節(jié)器及其調(diào)節(jié)作用規(guī)律調(diào)節(jié)器的作用規(guī)律 調(diào)節(jié)器的作用規(guī)律：1、雙位式作用規(guī)律。2、比例作用規(guī)律。3、比例積分作用規(guī)律。4、比例微分作用規(guī)律。5、比例積分微分作用規(guī)律。一、位式調(diào)節(jié)器 特點(diǎn)：調(diào)節(jié)器只有倆個(gè)輸出狀態(tài)。它不能使被控量穩(wěn)定在某個(gè)值上。但能把被控量控制在某個(gè)范圍之內(nèi)。位式作用規(guī)律YT-1226型壓力調(diào)節(jié)器比例作用規(guī)律(propotion) 調(diào)節(jié)器的作用規(guī)律： K為放大倍數(shù)，輸入相通的偏差e(t)，放大倍數(shù)越大，輸出量越大。反之越小。 以下圖為例講解比例作用的調(diào)節(jié)過(guò)程( )* ( )P tKe t比例作用規(guī)律比例作用規(guī)律 比例作用的特點(diǎn)：能夠較及時(shí)的反應(yīng)被控制對(duì)象負(fù)荷的大小。負(fù)荷變化

2、大，偏差大，閥的開(kāi)度就大，對(duì)被控量控制比較及時(shí)。 比例調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)：當(dāng)對(duì)象受到撓動(dòng)后，被控量不能回到給定值上來(lái)，只能回復(fù)到給定值附近。被控量穩(wěn)態(tài)值于給定值之間從在較小的靜態(tài)偏差。這是比例調(diào)節(jié)器固有的不可克服的缺點(diǎn)。因?yàn)檎{(diào)節(jié)器的輸入與輸出存在一一對(duì)應(yīng)的硬性關(guān)系。比例作用規(guī)律 比例作用規(guī)律的應(yīng)用：雖然比例作用規(guī)律存在靜態(tài)偏差，但是動(dòng)態(tài)過(guò)程較快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且靜態(tài)偏差不是很大，所以在對(duì)穩(wěn)態(tài)要求不要的控制系統(tǒng)中，比例調(diào)節(jié)器較為普遍應(yīng)用 比例帶：調(diào)節(jié)器的相對(duì)輸入量于相對(duì)輸出量之比的百分?jǐn)?shù)。即：maxmaxmaxmax/( )*100%* *100%*100%/eXPeRPBP PXPK比例作用規(guī)律 氣動(dòng)比例

3、調(diào)節(jié)器氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)器比例作用規(guī)律 設(shè)定測(cè)量值變化為P測(cè)，調(diào)節(jié)器的輸出變化為P出，由于給定值沒(méi)有變，即給定力矩的變化為0，杠桿平衡原理有： P測(cè)*F測(cè)L2+P出F反L3=0 F測(cè)和F反分別是測(cè)量波紋管和反饋波紋管的橫截面積， L2和L3分別是測(cè)量力臂和反饋力臂。 因此有：比例作用規(guī)律23p *F *L= -=K* pF *Lp測(cè)測(cè)出測(cè)反上式表明：調(diào)節(jié)器的輸入與輸出變化是成比例的，其中K為比例系數(shù)。23p *F *LF *LK測(cè)測(cè)反比例微分調(diào)節(jié)器 一、微分調(diào)節(jié)作用規(guī)律： 所謂微分作用規(guī)律是指調(diào)節(jié)器內(nèi)部采用一個(gè)微分環(huán)節(jié)，其輸出與偏差對(duì)時(shí)間的微分，即偏差的變化速度成比例，表達(dá)式為： Sd為微分系數(shù) 其

4、作用規(guī)律如圖：( )( )*dde tp tSdt比例微分調(diào)節(jié)器實(shí)際微分作用的輸出特性比例微分調(diào)節(jié)器 二、比例微分作用規(guī)律： 比例微分作用規(guī)律是在比例作用規(guī)律的基礎(chǔ)上加入微分作用而得到的一宗作用規(guī)律： K是比例微分作用中的比例系數(shù)，Td=Sd/K為微分時(shí)間。( )( )( )( ) ( )ddde tde ep tKe tSK e tTdtdt比例微分調(diào)節(jié)器 在比例微分作用中，比例作用是主要的，它決定調(diào)節(jié)器的最終輸出變化量，微分作用只是起超前控制的輔助作用的。比例微分調(diào)節(jié)器輸出特性比例微分調(diào)節(jié)器 在PD調(diào)節(jié)器上有倆個(gè)調(diào)節(jié)按鈕，一個(gè)是比例帶PB，另一個(gè)是微分時(shí)間Td調(diào)整旋鈕。 如果把微分時(shí)間旋鈕

5、調(diào)整到Td=0，那么就相當(dāng)于切除了微分作用規(guī)律，變成了一個(gè)純比例調(diào)節(jié)器。在此調(diào)節(jié)其中，可以使比例帶小一些，可以減少靜態(tài)偏差，還可以保證體統(tǒng)靜態(tài)過(guò)程的穩(wěn)定性。 三、氣動(dòng)PD調(diào)節(jié)器：比例微分調(diào)節(jié)器比例微分調(diào)節(jié)器 系統(tǒng)在穩(wěn)定情況下給一個(gè)階躍最終會(huì)穩(wěn)定在 ： pFFFL1+pGFGL3=pCFCL2 其中： pF、pG、pC 分別為負(fù)反饋波紋管、給定波紋管、測(cè)量波紋管壓力，F(xiàn)F、FG、FC分別為負(fù)反饋波紋管、給定波紋管、測(cè)量波紋管有效面積。且FF=FG=FC，L1、L3、L2為力臂。 若只考慮變化量，則： pFFFL1+pGFGL3=pCFCL2比例微分調(diào)節(jié)器 由于給定值沒(méi)有變化，即pG=0，因此 當(dāng)

6、給定值不變時(shí)，測(cè)量值的實(shí)際變化就是偏差，即pC=e，反饋過(guò)程結(jié)束后，負(fù)反饋波紋管的壓力變化和調(diào)節(jié)器的輸出壓力變化相等，此時(shí)， p出=L2/ L1*e2211CFCCFF LLpppF LL比例積分作用規(guī)律 一、積分作用規(guī)律： 比例積分作用規(guī)律，是指調(diào)節(jié)器的輸出量隨輸入量做比例積分變化。 積分作用規(guī)律：調(diào)節(jié)器的輸出的變化速度與偏差成比例。即：( )* ( );P(t)=S( )iidP tSe te t dtdt或比例積分作用規(guī)律 二、比例積分作用規(guī)律： K為交接期的比例系數(shù)，Ti=K/Si，為積分時(shí)間。 假定給比例積分調(diào)節(jié)器輸入一個(gè)偏差信號(hào)，其階躍量為常數(shù)e，則：1( )( )( ) ( )(

7、 )iip eKe tSe t dtK e te t dtT 第一項(xiàng)為比例輸出，第二項(xiàng)為積分輸出，由于t=0所以沒(méi)有積分輸出，它與時(shí)間保持線性關(guān)系，其斜率為：Ke/Ti 據(jù)此，我們可以畫(huà)出比例積分作用規(guī)律的開(kāi)環(huán)階躍輸出特性1( )1iiitp eKeSedtK edtKTT比例積分作用規(guī)律比例積分調(diào)節(jié)器的開(kāi)比例積分調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)階躍輸出特性環(huán)階躍輸出特性比例積分作用規(guī)律 三、氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)器：比例積分微分作用規(guī)律 一、比例積分微分作用規(guī)律： 就是把比例、積分、微分作用規(guī)律結(jié)合在一起，乃是以比例作用為主，吸收積分作用能消除靜態(tài)偏差以及微分作用能實(shí)現(xiàn)超前調(diào)節(jié)，控制的功能，優(yōu)點(diǎn)最為完善。 輸入與輸出的關(guān)系為：( )( )1( )( )( ) ( )( ) didide tde tp eKe tSS e t dtK e tTe t dtdtdtT比例積分微分作用規(guī)律 比例積分微分調(diào)節(jié)器上面有三個(gè)按鈕，一個(gè)用來(lái)調(diào)整比例帶PB，一個(gè)用來(lái)調(diào)整積分時(shí)間Ti，一個(gè)用來(lái)調(diào)整微分時(shí)間Td 在船舶中應(yīng)根據(jù)控制對(duì)象的特性，皮面采用微分作用，若鍋爐水位， 二、氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)器： 倆種：一種是三種調(diào)節(jié)作用疊加一起作用，一種是PI后串聯(lián)一個(gè)微分來(lái)實(shí)現(xiàn)。比例積分微分作用規(guī)律比例積分微分作用規(guī)律 三、電動(dòng)PID調(diào)節(jié)器：比例積分微分作用規(guī)律 上式表明，調(diào)節(jié)器