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1、第一节 控制系统组成控制系统的框图控制系统由被控对象、检测变送、控制器和执行器等组成,控制系统运行的重要准则,控制器正反作用的设置,4,比例，积分、微分(PID)调节器,PID（比例积分微分）调节器在工业控制中得到广泛地应用。它有如下特点：1.对系统的模型要求低 实际系统要建立精确的模型往往很困难。而PID调节器对模型要求不高，甚至在模型未知的情况下，也能进行调节。2.调节方便 调节作用相互独立，最后以求和的形式出现的，人们可改变其中的某一种调节规律，大大地增加了使用的灵活性。3.适应范围较广 一般校正装置，系统参数改变，调节效果差，而PID调节器的适应范围广，在一定的变化区间中，仍有很好的调
2、节效果。,5,比例，积分、微分(PID)调节器,PID调节器的运动方程为：,6,写成传递函数形式不难看出，引入PID调节器后，系统的型号数增加了，还提供了两个实数零点。因此，对提高系统的动态特性方面有更大的优越性。,P作用与余差（稳态误差）,8,2、比例积分(PI)调节器及其控制规律,PI调节器的传递函数,令,则,9,可见：引入PI调节器后，闭环系统由原来的型系统变成了型系统，对改善系统的稳态特性是有好处的。另一方面由于系统相角发生滞后，系统的稳定性下降了。如果Kp、KI选择不当，很可能会造成不稳定。,积分作用会加大系统的不稳定性,积分饱和现象,12,3、比例微分(PD)调节器及其控制规律,调
3、节器的运动方程：式中：KD=KpTD微分调节器比例系数；TD微分时间常数。传递函数：,13,为了说明调节器的物理意义，以二阶系统为例：系统的开环传递函数：以上分析可知：PD调节器的引入，相当于给原系统的开环传递函数增加了一个 s=Kp/KD 的零点，,14,PD调节器对系统动态响应的影响分析。,由微分调节器作用由TD决定。TD大，微分作用强，TD小，微分作用弱，选择好TD很重要。,15,由以上分析可知：微分控制是一种“预见”型的控制。它测出 e(t)的瞬时变化率，作为一个有效早期修正信号，在超调量出现前会产生一种校正作用。如果系统的偏差信号变化缓慢或是常数，偏差的导数就很小或者为零，这时微分控
4、制也就失去了意义。注意：模拟PD调节器的微分环节会使系统的噪声放大，抗干扰能力下降，在实际使用中须加以注意解决。,PID控制作用,比例作用P是基本控制作用，输出与输入无相位差。Kc越大控制作用越强，随着Kc 的增加(比例度减小)，余差下降，最大偏差减小，但稳定性变差。比例作用P引入积分作用I后，可以消除余差。但是幅值增加，相位滞后，使稳定性裕度下降，为保持同样稳定性裕度，Kc应减少10-20%(比例度应增加10-20%)。积分时间Ti越短，积分作用越强，Ti趋向无穷大时无积分作用。应防积分饱和。,PID控制作用,比例作用P引入适当微分作用D后，幅值增加，相位超前，使稳定性裕度提高，为保持同样稳
5、定性裕度，Kc应增加10-20%(比例度应减少10-20%)。微分作用D可以产生预调的作用。微分时间Td越大，微分作用越强，Td=0无微分作用。,控制器参数的经验整定法,工艺要求：烟叶与香料按100:1混合，加料后烟叶的出口温度控制在70摄氏度；系统描述：A:加料机入口传送带，由电机M1控制其传送；B:加料机滚筒，由电机M2控制其转动；C:加料机出口传送带，由电机M3控制其传送；D:香料泵，由电机M4控制其转动，且其转速可调；E:香料入口电磁阀，只有开、关两个状态；F:蒸汽入口阀，带阀门定位器，其开度可调节，蒸汽可对加料筒进行加热处理。主要干扰源：1.蒸汽的热值有波动。2.加料机入口的烟叶来料流量起伏较大。,
