第8次PID控制器设计1

控制器执行器被控对象检测变送被控变量操作变量测量值偏差干扰-+设定值3.5选择设备3.5.3执行器–变频器一、原理：将输入固定频率、电压的交流电变换为频率、电压连续可调的三相交流电源连续可调固定电源3.5选择设备3.5.3执行器-变频器二、作用：接受控制器的指令改变输出电源的频率三、适用场合：泵类及风机负载控制器执行器被控对象检测变送被控变量操作变量测量值偏差干扰-+设定值3.5选择设备3.5.4安全栅爆炸性混合物3.5选择设备3.5.4安全栅爆炸性混合物的最小引爆电流级别最小引爆电流（mA）爆炸性混合物种类Ⅰi＞120甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳Ⅱ70＜i＜120乙烯、乙醚、丙烯晴等Ⅲi≤70氢、乙炔、二硫化碳、市用煤气、水煤气、焦炉煤气等3.5选择设备3.5.4安全栅爆炸性混合物的自燃温度分组a.T>450℃b.300℃<T

≤450℃c.200℃<T

≤300℃

d.135℃<T

≤200℃

e.100℃<T≤135℃3.5选择设备3.5.4安全栅如何避免火灾、爆炸？3.5选择设备3.5.4安全栅

又称防爆栅，是防止危险电能从控制系统信号线进入现场仪表的安全保护器安全栅3.5选择设备3.5.4安全栅安全栅安全栅1、信号传输2、限制进入危险场所的能量安全防爆仪表3.5选择设备3.5.4安全栅防爆技术：隔爆型(封闭于外壳内)，本安型(限制电路能量)，…

…安全防爆系统=安全防爆仪表+安全栅本安仪表防爆仪表类型（国标）1.安全型A2.隔离型B3.充油型C4.通风,充气型F5.安全火花型H

6.特殊性3.5选择设备3.5.4安全栅例:DDZ-III型仪表防爆等级标志:

HIIIe安全火花型

电流等级III级(≤70mA)周围气体自燃温度

(100-135℃)3.5选择设备3.5.4安全栅1、齐纳式安全栅：

通过快速熔断丝和限压、限流电路实现能量限制作用缺点：信号有损失3.5选择设备3.5.4安全栅1、齐纳式安全栅：改进后的齐纳式安全栅缺点：快速熔断器难以保证质量3.5选择设备3.5.4安全栅2、隔离式安全栅：3.5选择设备3.5.4安全栅2、隔离式安全栅：(1)输入式(检测端)安全栅：控制室内非防爆仪表危险区域安全防爆仪表输入式安全栅(2)输出式(执行端)安全栅：控制室内非防爆仪表危险区域安全防爆仪表输出式安全栅共同特点：通过变压器耦合实现信号的完全隔离3.5选择设备3.5.4安全栅2、隔离式安全栅：(1)输入式(检测端)安全栅：控制室内非防爆仪表危险区域安全防爆仪表输入式安全栅3.5选择设备3.5.4安全栅2、隔离式安全栅：(2)输出式(执行端)安全栅：控制室内非防爆仪表危险区域安全防爆仪表输出式安全栅3.5选择设备小结安全防爆系统隔离式安全栅安全防爆仪表安全栅齐纳式安全栅3.5.4安全栅补充1阀门定位器气动调节阀中，阀杆的位移是由薄膜上气压推力与弹簧反作用力平衡确定的。为防止阀杆处的泄漏要压紧填料，使阀杆摩擦力增大，但个体差异较大，这会影响输入信号P的执行精度。补充1阀门定位器解决措施 在调节阀上加装阀门定位器，引入阀杆位移负反馈。使阀杆能按输入信号精确地确定自己的开度。补充1阀门定位器工作原理控制器执行器被控对象检测变送被控变量操作变量测量值偏差干扰-+设定值补充2电/气转换器电/气转换器补充2电/气转换器作用：4～20mA20～100KPa补充3智能式调节阀1．控制及执行功能2．补偿及校正功能3．通信功能4．诊断功能5．保护功能电子技术微处理器调节阀，出现智能式调节阀。主要功能如下：智能电动执行机构第3章简单控制系统3.1控制系统的性能指标3.2系统设计步骤3.3选择变量3.4确定控制方案3.5选择设备3.6PID控制器设计3.7PID整定方法与作用方式控制器执行器被控对象检测变送被控变量操作变量测量值偏差干扰-+设定值3.6PID控制器设计PID(Proportional-Integral-Differential)

一种控制器的算法出现并发展于20世纪40年代左右应用>90%原因：原理简单实践检验效果理想几个名词：控制方案定后，控制质量就取决于控制器各个参数值的设置；在一定性能指标下，确定控制器的比例度δ、积分时间TI、微分时间TD的具体数值；就是在某种质量指标下，系统达到最佳调整状态；为最佳参数整定的常用依据。3.6PID控制器设计几个名词：控制质量：参数整定：最佳过渡过程：4:1衰减比：3.6PID控制器设计P，I，D，PI，PD，PID选择PID。3.6PID控制器设计控制规律有断续控制和连续控制两类：a、断续控制：控制器输出接点信号，如双位控制b、连续控制：控制器输出连续信号，如PID控制3.6PID控制器设计控制规律有断续控制和连续控制两类：如双位控制理想的双位控制器输出y与输入偏差e之间的关系：理想的双位控制特性ymaxyminey3.6PID控制器设计双位控制特点：被控变量在T0

上下振荡，无法稳定。P执行器被控对象检测变送被控变量操作变量测量值偏差干扰-+设定值3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)P控制器e

u

(1)调节规律：Kc被控变量给定值被控变量测量值-3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)(1)调节规律：(2)阶跃响应：e

u

3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)例自力式水位比例控制系统浮球为水位传感器，杠杆为控制器，活塞阀为执行器。如果某时刻Q2加大，造成水位下降，则浮球带动活塞提高，使Q1加大阻止水位下降。u3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)u杠杆a、b之比例关系，决定调节作用强弱如果e=0，则活塞无法提高，Q1

无法加大，调节无法进行u3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)∆Q2hteu∆Q1tttt3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)(3)对调节过程的影响：振荡逐渐加剧由小大，系统由稳定不稳定PPPPyyyyyKcKcKcKc太小Kc偏小Kc适当Kc偏大Kc等于临界值ytKc太大3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)表示比例控制作用的强弱(4)关于比例度控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出相对变化值之比3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)若输入、输出的量程相等δ和Kc呈倒数关系3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)δ

的物理意义：使控制器输出变化100%时，所对应的偏差变化相对量3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)δ

的物理意义：使控制器输出变化100%时，所对应的偏差变化相对量P控制器e

u

100%0100%03.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)δ

的物理意义：使控制器输出变化100%时，所对应的偏差变化相对量P控制器e

u

100%0100%0思考：200%50%3.6PID控制器设计一、比例调节(P调节)δ

的物理意义：例子某比例控制器，温度控制范围是400-800℃，其输出为4-20mA。当温度从600℃变化到700℃时，控制器的输出从8mA变化到16mA