第三章 过程控制仪表与装置.doc

第三章过程控制仪表与装置
教学要求:掌握基本控制规律的数学表示形式
掌握基本控制规律对过渡过程的影响
掌握气动、电动执行器的组成和特点
了解 DDZ-Ⅲ控制器的组成及特性
掌握工作流量特性和理想流量特性
掌握执行器的选型、气开气闭方式的选择
了解可编程控制器的编程方法
了解可编程控制器的组成、工作过程
重点:基本控制规律对过渡过程的影响
理想流量特性
执行器气开、气闭方式的选择
难点:基本控制规律对过渡过程的影响
直线流量特性分析
执行器气开、气闭方式的正确选择
§ 概述
一、过程控制仪表与装置的分类和特点
控制仪表------控制器、执行器、运算器以及可编程控制器等。
按所用能源分类:气动、电动、液动等。电动仪表和气动仪表应用的最多。
按信号类型分类:模拟式和数字式两种。
气动控制仪表的特点。
电动控制仪表的特点。
模拟式传输信号通常为连续变化的模拟量,其线路简单,操作方便,价格较低
模拟式仪表:基地式
单元组合式
组件组装式仪表
数字式传输信号为断续变化的数字量。
现场级数字仪表
可编程调节器
可编程控制器
二、信号制及供电方式
气动控制仪表:~,作为仪表间的标准联络信号。
电动控制仪表:0~10mA(DC)电流信号作为电动Ⅱ型仪表的统一标准联络信号, 4~20mA(DC)电流信号和1~5V(DC)电压信号确定为过程控制系统中电动
Ⅲ型仪表统一标准的模拟信号。
电动仪表信号之间的传输方式是:进出控制室的传输信号采用电流信号,
控制室内部各仪表间联络信号采用电压信号,
电动仪表的供电方式有交流供电和直流集中供电两种形式。
。
§
一、基本控制规律概述
控制规律概述
控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号随时间变化的规律。
正作用控制器:输入e与输出Δy的变化方向相同;
反作用控制器:输入e与输出Δy变化方向相反。
本节中以正作用的控制器为例进行研究。
工程实际中应用最广泛的控制规律为比例(P)、积分(I)、微分(D)控制规律,简称PID控制规律,各种控制器的运算规律均由这些基本控制规律组合而成。


PID控制器的一般形式为: △y=f(e)
几种常用控制规律的微分方程表达式可分别表示为:
比例作用(P)
比例积分作用(PI)
比例微分作用(PD)
比例积分微分作用(PID)

二、PID控制规律对控制过程的影响

当控制器只具有比例控制规律时,称此控制器为比例控制器。比例控制的输出与输入的关系为
y=KPe
KP是一个重要的系数,它决定了比例控制作用的强弱。
KP越大,比例控制作用越强。
KP越小,比例控制作用越弱。
比例作用最大的特点:及时、迅速(控制器的输出与输入成正比,只要有偏差存在,控制器输出就会马上与偏差成比例地变化)

积分作用是指控制器的输出与输入的积分成比例的作用。数学表达式为:

只要存在偏差,积分控制器的输出就会不断地随时间积分而增大,只有当偏差为零时,控制器才会停止积分,保持在一定的输出值不变。