1、内容回顾,基本控制规律 * 阶跃响应特性、控制特点、参数意义及测定基本控制规律的实现方法（补充）无源RC电路（一般不单独使用）、运算放大器电路PID控制器的构成控制器构成、PID运算电路的构成方式,本讲知识点,基型控制器概述 特点、功能、方框图 输入电路作用、特点*、运算关系 PD电路作用、工作原理（定性分析）、运算关系（定量分析）、参数调整与测定、开关切换*,一、基型控制器概述, DDZ-III型电动仪表特点,采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一标准信号 4 20mA DC 或 15V DC，信号电流与电压的转换电阻为250。 高度集成化，可靠性高，维修量少。 全系统统一采用24V DC电
2、源供电，单元仪表无须单独设置电源。 功能齐全，结构合理。 具有本安性能。,显示功能 给定显示、测量显示、输出显示 提供内给定信号以及内、外给定的选择 正、反作用的选择 手动操作与手动/自动双向切换 在基型控制器基础上增设附加电路还可构成各种特种控制器，如抗积分饱和控制器、前馈控制器、输出跟踪控制器等，也可附加某些单元具有报警、限幅等功能。, 功能,控制器的作用是对来自变送器的测量信号与给定值相比较所产生的偏差进行PID运算并输出控制信号至执行器。此外，控制器一般还需要具备如下功能，以适应自动控制的需要。,图 1-10 基型控制器方框图, 组成,正确设置内、外设定开关“内”设定时，设定电压信号由
3、控制器内部的设定电路产生，操作者通过设定值拨盘确定设定信号大小。在定值控制系统中，控制器应置于“内”设定。“外”设定时，由外部装置提供设定值信号。在随动控制系统中，控制器应置于“外”设定。如串级控制系统中的副控制器设定值由主控制器的输出值提供；比值控制中的从动量控制器设定值由主动量测量值提供。,液位控制系统,如图所示的液位控制系统，如果阀的气开、气关特性发生改变，控制器的正、反作用也应该发生改变。 假设阀门选用气关阀：,正作用控制器,假设阀门选用气开阀：,反作用控制器,控制器“正”、“反”作用开关不能随意选择，要根据工艺要求及控制阀的气开、气关情况来决定，保证控制系统为负反馈。控制器“正”、“
4、反”作用选择分析：,例1：如图所示的液位控制系统，假设工艺要求供气中断时液体不得外溢，请选择阀的气开、气关特性，并选择控制器的正、反作用。,解： (1)控制阀气开、气关特性的选择 因为：工艺要求供气中断时液体不得外溢，根据安全原则 所以：选用气开阀。,反作用控制器,(2)控制器的正、反作用的选择,因为：,所以：,选用反作用控制器,液位控制系统,例2：如图蒸汽加热反应釜控制系统，工艺要求釜内温度不得过高，试确定调节器的正、反作用。,蒸汽加热反应釜,解： (1)确定控制阀的气开、气关特性 因为：工艺要求釜内温度不得过高，也就是说，供气中断时热源关断 所以：应选气开阀。 (2)确定调节器的正、反作用
5、 因为：,所以：控制器应选反作用,例3：如图加热炉温度控制系统，试确定控制器的正、反作用。,加热炉温度控制带控制点的流程图,解： (1)确定控制阀的气开、气关特性 因：供气中断时，应使燃料阀全关，停止供应燃料油，不致使加热炉温度过高烧坏炉子。 故：选气开阀。,(2)确定调节器的正、反作用,因为：,所以：控制器应选反作用,当控制器处于“自动”状态时，测量信号与设定信号通过输入电路进行比较，由比例微分电路、比例积分电路对其偏差进行PD和PI运算后，再经过电路转换为420mA直流电流，作为控制器的输出信号，去控制执行器。当控制器处于“保持”状态（即它的输出保持切换前瞬间的数值）时，若同时将控制器切换
6、到“软手动”状态，输出可按快或慢两种速度线性地增加或减小，以对工艺过程进行手动控制。当控制器处于“硬手动”状态时，控制器的输出与手操电压成比例，即输出值与硬手动操作杆的位置一一对应。,控制器的工作状态有“自动”、“软手动”、“硬手动”及“保持”四种,一般在刚刚开车或控制工况不正常时采用手动控制，待系统正常稳定运行时无扰动切换到自动控制。 正确设置P、I、D参数。控制器上的PID参数不能任意设置，必须通过参数整定，选择一组合适的PID参数，这样才能保证控制器在控制系统中发挥作用。,输入电路是由IC1等组成的偏差差动电平移动电路。,作用：偏差检测、电平移动,图1-11 输入电路原理图,二、输入电路
7、,输入电路采用偏差差动输入方式，为了消除集中供电引入的误差。 电平移动的目的是使运放工作在允许的共模输入电压范围内。, 偏差差动, 电平移动,双电源供电和单电源供电的实质是电位基准问题： 1）双电源供电，是以正、负电源公共端C为基准 2）而单电源供电是以电源负极为基准,、双电源 、单电源, 运算关系,则有：,输出信号Uo1仅与测量信号Ui和给定信号Us的差值成正比，比例系数为-2，而与导线上的压Ucm1和Ucm2无关。 IC1的输入端的电压UT，UF是在运算放大器共模输入电压的允许范围（222V）之内，所以电路能正常工作。 把以零伏为基准的，变化范围为V的输入信号，转换成以10V为基准的，变化
8、范围为8V的偏差输出信号Uo1, 几点结论,组成：无源比例微分网络比例运算放大器,作用：将输入电路输出的电压信号Uo1进行PD运算,图1-14 PD电路,三、PD电路,工作原理（定性分析）,当输入Uo1为一阶跃信号时，,在t0+,由于电容CD上的电压不能突变， UT(0+)= Uo1,随着电容充电过程的进行， CD上的电压从零伏起按指数规律不断上升， UT按指数规律不断下降。UT()= 1/nUo1, 运算关系,在微分作用的情况下,对于比例放大器有：,在本电路中， n=10, RD= 62K15M, CD=4F TD=0.0410min,RP= 010K, RP0=39 , 1/ = (RP下+ RP0)/ (RP+ RP0) = 1250, 参数调整与测定,在微分不加入的情况下, 电路中的开关切换,开关S切换时对输出有影响吗？,无论断开还是接通，稳态时CD两端的电压总是与9.1K电阻上的相等 S由“断”切换到“通”：接通瞬间UTUS，而断开稳态时有US（K）UP UT S由“通”切换到“断”：断开时始终有UT UP，而接通稳态时有UT（S） UP, 电路中的开关切换,
