調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程

1、第二章是調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程，重點介紹了調(diào)節(jié)器的基本原理和動態(tài)特性，典型的調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)以及如何選擇調(diào)節(jié)器及其參數(shù)。第一節(jié)，概述，1。調(diào)節(jié)器的功能除調(diào)節(jié)對象外，還包括一般熱調(diào)節(jié)器的功能，如調(diào)節(jié)器、變送器和執(zhí)行器：將變送器測量的調(diào)節(jié)參數(shù)的輸出實際值與要求值進(jìn)行比較，確定它們之間的相對誤差，并產(chǎn)生一個使誤差為零或零的系統(tǒng)。調(diào)節(jié)器的輸出p和輸入e之間的函數(shù)關(guān)系為p=f(e)，這是調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律。2.調(diào)節(jié)器的分類，根據(jù)其調(diào)節(jié)規(guī)則或控制動作特性，可分為：雙位或繼電器型調(diào)節(jié)器；比例調(diào)節(jié)器。積分調(diào)節(jié)器。比例積分調(diào)節(jié)器；比例差動調(diào)節(jié)器；比例積分微分調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器根據(jù)運行期間的功率類型進(jìn)行分類：直接作用調(diào)節(jié)

2、器、氣動調(diào)節(jié)器、液壓調(diào)節(jié)器和電動調(diào)節(jié)器。在制冷和空調(diào)中，大多數(shù)調(diào)節(jié)器是直接作用的，氣動的和電動的。在實際過程中應(yīng)采用什么樣的調(diào)節(jié)器必須由被調(diào)節(jié)對象的性質(zhì)和工作條件決定，包括安全性、成本、可靠性和準(zhǔn)確性。在制冷空調(diào)系統(tǒng)中，對調(diào)節(jié)器的要求是：結(jié)構(gòu)簡單；運行性能穩(wěn)定、良好、耐用；維護(hù)方便；便宜。3、調(diào)節(jié)器組件，調(diào)節(jié)器可分為直接動作和間接動作。間接作用調(diào)節(jié)器的優(yōu)點是：靈敏度高，作用距離長，輸出功率大，便于集中控制和計算機(jī)控制。其缺點是：經(jīng)常需要輔助能源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴等。直動調(diào)節(jié)器具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、價格低廉、密封性能好等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于制冷空調(diào)系統(tǒng)的綜合控制中。但其靈敏度和精度較差，不能應(yīng)用

3、于對調(diào)節(jié)質(zhì)量要求較高的場合。直接作用調(diào)節(jié)器、間接作用調(diào)節(jié)器和控制律的兩位控制是最簡單的控制方式。當(dāng)控制器的輸入信號發(fā)生變化時，控制器的輸出信號只能有兩個值，即最大輸出信號和最小輸出信號，所以稱為二位控制。當(dāng)受控參數(shù)在差動范圍內(nèi)時，控制器的輸出觸點保持其原始狀態(tài)。在制冷中，許多熱參數(shù)如溫度、壓力、濕度和液位都采用兩位調(diào)節(jié)器。示例：高壓控制器冰箱溫度控制，2。兩位調(diào)節(jié)器的調(diào)整過程。以冷庫為例解釋3360。通常，冷庫溫度調(diào)節(jié)器采用兩位調(diào)節(jié)器，類似于剛剛介紹的溫度封裝式兩位調(diào)節(jié)器。通過控制制冷劑供應(yīng)電磁閥的打開和關(guān)閉來控制制冷劑流入冰箱，從而控制冰箱中的溫度。接下來，我們通過分析冰箱內(nèi)外的熱量變化來分

4、析溫度變化。控制原理圖：雙位控制、靜態(tài)特性、控制器輸出接點“開”和“關(guān)”是相應(yīng)的被控參數(shù)值，稱為控制器的差動范圍Y差動，也稱為不靈敏區(qū)或遲滯區(qū)。微分范圍小的控制器可以使被控參數(shù)波動較小，控制質(zhì)量較高，但控制器動作頻繁。圖1-8靜態(tài)特性曲線、兩位控制、動態(tài)特性曲線過渡過程曲線(無延時)，兩位控制器的動態(tài)特性曲線為無衰減的恒幅振蕩過程曲線。圖1-9，無延遲時間的雙位置控制過程曲線，雙位置控制，動態(tài)特性曲線過渡過程曲線(帶延遲)，由于被控對象延遲時間的影響，控制過程中被控參數(shù)的波動幅度增大，往往超過雙位置控制器微分的微分范圍，延遲時間越長，交叉范圍越大。圖1-10帶延時的兩位控制器控制過程曲線。德拉

5、的存在對于這種控制系統(tǒng)，除了控制器的微分范圍小于生產(chǎn)過程中規(guī)定的被控參數(shù)的波動范圍外，在設(shè)計和安裝過程中應(yīng)盡量減少被控對象的延遲時間，以保證控制質(zhì)量。雙位控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、調(diào)節(jié)方便等特點。致動器的動作是間歇的，只有兩個位置：“完全打開”和“完全關(guān)閉”。它屬于非線性控制?？刂七^程是一個周期性和恒定振幅的振蕩過程。通過改變控制器的微分范圍，可以改變受控參數(shù)的波動范圍。比例控制，控制律，其輸出信號與輸入信號成比例的控制器稱為比例控制器。p控制器簡稱。其中：比例控制器的輸出信號受參數(shù)偏差值控制，即輸入信號比例系數(shù)，比例控制圖1-11浮球液位比例控制系統(tǒng)液位控制示意圖1-液泵2-浮球3-連桿

6、4-杠桿5-閥桿6調(diào)節(jié)器，比例控制，一旦系統(tǒng)中的液位出現(xiàn)偏差，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將立即產(chǎn)生位移，位移與偏差成正比。 即調(diào)節(jié)閥的位移(控制器的輸出信號)即、(13)、(14)，其中：執(zhí)行器位移、輸出信號液位高度變化、輸入信號比例系數(shù)、比例控制，(1-4)稱為比例控制器的動態(tài)方程。 比例系數(shù)Kp表示控制器的強(qiáng)度。在相同的輸入信號下，Kp越大，輸出信號越大，控制器的控制效果越強(qiáng)；Kp值越小，輸出信號越小，控制器的控制效果越弱。比例帶在工業(yè)生產(chǎn)中也常用來表示比例控制器的控制功能。它通常表示為輸入和輸出的相對值，即比例控制，(15)，=，比例控制，這意味著比例帶與比例系數(shù)成反比。標(biāo)度帶，這意味著標(biāo)度帶與標(biāo)度系數(shù)成

7、反比。它反映了比例控制器的放大能力和靈敏度。它的物理意義是：當(dāng)控制器的輸出值變化100%時，所需輸入變化的百分比。換句話說，當(dāng)受控參數(shù)變化一定百分比時，控制器的輸出從最小值變?yōu)樽畲笾?，受控致動器從完全關(guān)閉變?yōu)橥耆蜷_。受控參數(shù)的百分比變化是比例控制器的比例范圍。圖1-12顯示了比例帶和控制器輸入輸出之間的關(guān)系。以及控制器輸入和輸出之間的關(guān)系。比例控制圖1-12比例帶與控制器輸入和輸出的關(guān)系比例控制，只要被控參數(shù)在比例帶內(nèi)變化，控制器的輸出就與輸入成比例，執(zhí)行機(jī)構(gòu)起控制作用；如果受控參數(shù)的變化超出比例帶的范圍，控制器的輸出不能隨之變化，從而失去比例控制功能。因此，有人稱比例帶為比例極限或比例帶。

8、比例控制和靜態(tài)偏差。對于由比例控制器組成的控制系統(tǒng)，靜態(tài)偏差在過渡過程結(jié)束時是不可避免的。比例帶越寬，控制器的放大倍數(shù)Kp越小，靈敏度越低，控制過程越穩(wěn)定，但控制過程的靜態(tài)偏差越大。比例帶越窄，控制器的放大倍數(shù)Kp越大，控制過程的靈敏度越高，靜態(tài)偏差越小，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差。比例控制，在選擇控制器時，如果比例帶過小，控制器過靈敏，且被控參數(shù)偏差小，控制器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)大幅度移動，容易形成過控制，導(dǎo)致被控參數(shù)振蕩。在嚴(yán)重的情況下，波動范圍會越來越大，使控制裝置失去控制功能。比例控制器的控制功能隨著被控參數(shù)偏差的增大而增大，可以快速克服模糊控制例如，空調(diào)供暖的溫度控制閥和靜壓調(diào)節(jié)器是學(xué)習(xí)的重點。將在

9、未來推出。讓我們介紹一些簡單的讓大家理解；(1)氣動比例調(diào)節(jié)器氣動調(diào)節(jié)器通常由噴嘴擋板機(jī)構(gòu)、放大器、反饋機(jī)構(gòu)、空氣容量、空氣阻力等元件組成。氣動調(diào)節(jié)器的優(yōu)點是簡單、直觀、廉價；工作可靠、牢固，抗高溫高濕，抗磁場干擾和輻射干擾能力強(qiáng)；防爆、防火、耐腐蝕性能好；驅(qū)動結(jié)構(gòu)推力大，動作平穩(wěn)可靠。氣動薄膜調(diào)節(jié)器，氣動調(diào)節(jié)閥，缺點：應(yīng)提供干燥和清潔的空氣；動作距離不能很長(一般不超過300米)；很難與電腦連接。(2)電動比例調(diào)節(jié)器，電動比例積分雙向調(diào)節(jié)閥，優(yōu)點：供電問題容易解決；長效距離，一般不受限制；具有高調(diào)節(jié)精度的電調(diào)節(jié)器通常容易實現(xiàn)；它可以被計算機(jī)化。缺點：電氣設(shè)備、繼電器和電子元件只能在頻繁的工作

10、條件下使用一定的時間；電動調(diào)節(jié)器的使用和調(diào)整復(fù)雜，維護(hù)的技術(shù)要求也高；電觸點產(chǎn)生火花，電氣元件帶電，不利于防火防爆。第4節(jié)，積分調(diào)節(jié)器和微分調(diào)節(jié)器，1。由于：的靜態(tài)偏差，對積分調(diào)節(jié)器的比例調(diào)節(jié)器進(jìn)行了改進(jìn)。比例積分控制閥，積分控制，控制規(guī)律，輸出的變化率與輸入成正比。也就是說，在公式中，p積分控制器的輸出信號e由受控參數(shù)的偏差值控制，即由積分控制的輸入信號Ki的積分系數(shù)。1.積分控制器的輸出信號不僅與被控參數(shù)的偏差大小有關(guān)，還與偏差的存在時間有關(guān)。因此，只要系統(tǒng)中存在偏差，控制器將一直工作，直到靜態(tài)偏差消除，受控參數(shù)返回給定值。理論上，積分控制器可以使被控參數(shù)的靜態(tài)偏差為零，但積分控制器的調(diào)節(jié)

11、機(jī)構(gòu)的位置是浮動的，也就是說，當(dāng)被控參數(shù)回到給定值且控制系統(tǒng)暫時穩(wěn)定時，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置不是固定的，也不與偏差一一對應(yīng)。因此，穩(wěn)定性很差，容易使系統(tǒng)不斷波動甚至失去穩(wěn)定性。如圖1-13所示，圖1-13積分控制律和圖1-14比例積分控制律使控制器響應(yīng)迅速，積分控制律可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。在制冷空調(diào)系統(tǒng)中，很少使用純積分控制器。當(dāng)要求控制質(zhì)量時，使用比例控制器或比例積分控制器。微分控制，控制規(guī)律，如果流入和流出之間存在不平衡，當(dāng)被控制參數(shù)的偏差得到充分反映時，它實際上已經(jīng)落后了一段時間。當(dāng)調(diào)節(jié)對象的流入和流出不平衡時，調(diào)節(jié)量偏差的變化速度與不平衡流量成正比。由于被控對象總是有一定的容量，偏差變化量

12、尚未形成(或很小)，所以調(diào)整量偏差的變化速度信號在時間上比偏差變化信號快。如果受控參數(shù)的變化速度(即受控參數(shù)對時間的導(dǎo)數(shù))被用作控制器的輸入信號，則可以克服不合時宜的偏差控制現(xiàn)象。這介紹了差分控制器。理想差分控制器的輸出信號與輸入信號的變化速度成比例。即微分控制，其中p微分控制器的輸出信號e是輸入信號，即被控參數(shù)的偏差值Td，微分控制，特性，1，微分控制器根據(jù)偏差的變化速度進(jìn)行控制，所以它的動作比比例控制器快，比積分控制器快。這種先進(jìn)和強(qiáng)化的控制，3，并且因為微分控制器具有不敏感區(qū)域(遲滯區(qū)域)，如果對象的流入和流出僅僅稍微不相等，則受控參數(shù)的導(dǎo)數(shù)總是保持小于不敏感區(qū)域的值，這永遠(yuǎn)不會導(dǎo)致控制

13、器動作。然而，這種微小的不平衡會使被控參數(shù)逐漸變化，只要時間長，被控參數(shù)的偏差就會超出安全允許范圍。微分控制，特性，微分控制，圖1-15，微分控制器的飛升特性曲線，第5節(jié)，比例積分調(diào)節(jié)器及其調(diào)節(jié)過程。在制冷和空調(diào)中，如果條件質(zhì)量要求高，通常使用比例積分調(diào)節(jié)器。比例積分調(diào)節(jié)器是：比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器并聯(lián)，動態(tài)表達(dá)式是：它們各自疊加。比例積分調(diào)節(jié)器兼有比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器的優(yōu)點：比例調(diào)節(jié)器響應(yīng)快，即輸出信號立即反映輸入信號，積分調(diào)節(jié)器可以消除靜態(tài)偏差。制冷和空調(diào)系統(tǒng)中使用的比例積分調(diào)節(jié)器是氣動和電動的。分別說明如下：1 .氣動比例積分調(diào)節(jié)器的工作原理和傳遞函數(shù)，它由噴嘴、擋板、空氣量、空氣阻力

14、、負(fù)反饋波紋管和正反饋波紋管組成。電動比例積分調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)由放大器K和反饋網(wǎng)絡(luò)電阻、電容組成。積分時間常數(shù)的概念及其測量方法在氣動比例積分調(diào)節(jié)器中，積分時間常數(shù)是反饋空氣量C和空氣阻力r的乘積。在電動比例積分調(diào)節(jié)器中，積分時間常數(shù)是反饋電容和反饋電阻的乘積。因此，積分時間常數(shù)是與反饋路徑中的容量系數(shù)和電阻系數(shù)相關(guān)的數(shù)值。當(dāng)輸入階躍信號時，當(dāng)積分部分的輸出等于比例部分的輸出時，經(jīng)過的時間是積分時間常數(shù)。在電比例積分調(diào)節(jié)器中，積分時間常數(shù)通過改變電阻來調(diào)節(jié)。與比例調(diào)節(jié)器不同，比例積分調(diào)節(jié)器屬于彈性反饋調(diào)節(jié)器。比例積分調(diào)節(jié)器的優(yōu)點：它結(jié)合了比例和積分調(diào)節(jié)器的優(yōu)點，克服了它們的缺點。5比例積分微

15、分調(diào)節(jié)器引入比例積分微分調(diào)節(jié)器的原因：思考？組成：并行應(yīng)用：一般用于對象時間常數(shù)大、體積延遲大、負(fù)載變化大且快的場合。一般不使用制冷。PID調(diào)節(jié)器的框圖和傳遞函數(shù)。第六節(jié)多回路控制系統(tǒng)及其在制冷設(shè)備中的應(yīng)用。1.串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個雙環(huán)系統(tǒng)。事實上，兩個調(diào)節(jié)器串聯(lián)在一起，通過它們的協(xié)同工作，一個被調(diào)節(jié)的量可以被精確地保持為一個給定的設(shè)備。串級全自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，串級控制系統(tǒng)的特點1)它能快速克服進(jìn)入二次回路的干擾，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較高的控制品質(zhì)。2)改進(jìn)的過程動態(tài)特性3)對負(fù)載和操作條件變化的強(qiáng)適應(yīng)性。級聯(lián)系統(tǒng)適用于：(1)當(dāng)系統(tǒng)由于對象的大滯后而被單回路調(diào)節(jié)時；(2)當(dāng)調(diào)節(jié)對象的純滯后時

16、間較長，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能滿足調(diào)節(jié)質(zhì)量要求時；(3)當(dāng)系統(tǒng)中存在劇烈變化和大幅度的擾動時，下面給出一個冷庫的例子來說明；補(bǔ)償調(diào)節(jié)的概念和應(yīng)用，即空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的所謂補(bǔ)償調(diào)節(jié)，根據(jù)自動控制原理，實際上是前饋-反饋調(diào)節(jié)。前饋-反饋調(diào)節(jié)，第9節(jié)，自適應(yīng)控制和模糊控制的概念及其在制冷設(shè)備中的應(yīng)用，1。自適應(yīng)控制的概念(1)自適應(yīng)控制的歷史簡介(2)自適應(yīng)控制系統(tǒng)的三個基本特征：(1)過程信息的在線積累(2)可調(diào)控制器(3)控制性能指標(biāo)，自動濕度控制器(2)幾種自適應(yīng)。該模型涉及自適應(yīng)控制的定義和自適應(yīng)控制的基本結(jié)構(gòu)。(PID自適應(yīng)控制算法的實現(xiàn)。(2)系統(tǒng)辨識模型的確定。(PID參數(shù)優(yōu)化性能指標(biāo)的選擇和操作。(4)預(yù)定參數(shù)的選擇。(5)應(yīng)用實例和控制結(jié)果。(5)模糊理論和模糊控制。