2调节规律和调节器.pptx

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1、控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置1第二章第二章 控制器控制器2.1.控制控制规律（规律（调节规律调节规律）2.2.模拟控制器简介模拟控制器简介2.3.数字控制器简介数字控制器简介真正理解，会用真正理解，会用借助它了解控制器功能构成借助它了解控制器功能构成掌握部分典型电路基本应用能力掌握部分典型电路基本应用能力借助它了解功能实现的基本思路借助它了解功能实现的基本思路第一页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置22.0.概述概述1、控制器、控制器也也称为调节器、调节单元称为调节器、调节单元将来自变送器的测量值与给定值相比较产生偏差，将来自变送

2、器的测量值与给定值相比较产生偏差，再对再对偏差偏差进行进行PIDPID或以其它控制规律进行运算形成控制信号，或以其它控制规律进行运算形成控制信号，将控制信号转换成标准信号输出去控制执行机构的动作，将控制信号转换成标准信号输出去控制执行机构的动作，实现对工艺变量或过程的自动控制。实现对工艺变量或过程的自动控制。作用作用:计算机控制系统中有没有计算机控制系统中有没有“控制器控制器”？第二页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置32、控制器的类型有哪些？、控制器的类型有哪些？按内部信号类型，按内部信号类型，分为模拟式和数字式控制器。分为模拟式和数字式控制器。按

3、按结构结构，2.0.概述概述分为基地式、单元组合式和分为基地式、单元组合式和组装式组装式(综合集成式综合集成式)控制器控制器；仪表仪表式、系统式式、系统式模拟调节器模拟调节器数字控制器数字控制器数字显示控制器数字显示控制器还有吗？还有吗？DCSDCSPLCPLC第三页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置4信号信号输入输入检测检测仪表仪表控制控制算法算法正反作用选择正反作用选择正作用正作用反作用反作用给定给定值值手自动切换手自动切换自动自动手动手动手动手动输出输出控制信控制信号输出号输出执行执行器器+-无扰动无扰动切换切换PIDPID控制控制参数设置参数

4、设置输入信号输入信号显示显示输出阀输出阀位显示位显示模拟调节器模拟调节器数字控制器数字控制器计算机系统计算机系统电路电路输入接口输入接口输入接口或模块输入接口或模块电路电路输出接口输出接口输出接口输出接口或模块或模块电路电路CPU+CPU+软件软件CPU+CPU+软件软件3、控制、控制“器器”的基本组成的基本组成2.0.概述概述第四页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置52.1.控制控制规律（规律（调节规律调节规律）第五页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置6一、何为控制器的控制规律一、何为控制器的控制规律 测

5、量测量值值控制规律就是控制规律就是控制器的输出随输入控制器的输出随输入(偏差偏差)变化的变化的规律规律(控制器特性控制器特性)2.1.控制规律控制规律=()控制规律控制规律=偏差偏差给定值给定值第六页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置7二、控制规律的表示方法二、控制规律的表示方法1、无因、无因次次化化2.1.控制规律控制规律1)微分方程微分方程2)传递函数传递函数3)频率特性频率特性4)离散方程离散方程5)图示法图示法2、五种表示方法、五种表示方法第七页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置82.1.控制规律控

6、制规律1)微分方程表示法微分方程表示法PPIPDPID=(+)()=()+0第八页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置92)传递函数表示传递函数表示法法常用于控制系统常用于控制系统的分析计算的分析计算2.1.控制规律控制规律PPIPDPID=(+)第九页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置10103)频率特性表示法频率特性表示法用幅频特性和相频特性形式表示控制器的用幅频特性和相频特性形式表示控制器的特性特性幅频特性幅频特性相频特性相频特性2.1.控制规律控制规律第十页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算

7、机控制控制仪表与计算机控制装置装置11P:PI:PD:PID:2.1.控制规律控制规律积分对相位的影响？积分对相位的影响？微微分对相位的影响？分对相位的影响？相位滞后相位滞后相位超前相位超前现在现在过去过去将来将来过去现在将来过去现在将来第十一页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置124)离散化表示法离散化表示法用于用于数字控制器以及各种计算机控制装置数字控制器以及各种计算机控制装置。2.1.控制规律控制规律=PPIPDPID=能否直接用于计算？能否直接用于计算？作业：推出增量式离散化作业：推出增量式离散化PID算式，说明增量式算法的特点。算式，说明增

8、量式算法的特点。第十二页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置135)图示法图示法 用控制器的输出随时间变化曲线表示控制器特性用控制器的输出随时间变化曲线表示控制器特性，通常，通常输输入采用阶跃信号，这时称为阶跃响应特性。入采用阶跃信号，这时称为阶跃响应特性。直观直观，用它可进行控制器参，用它可进行控制器参数的测定和控制器控制规律数的测定和控制器控制规律的定性分析。的定性分析。纯比例纯比例P2.1.控制规律控制规律比例积分比例积分PI比例微分比例微分PDPID第十三页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置14二、控

9、制器的基本控制二、控制器的基本控制规律（规律（P P、PIPI、PDPD、PIDPID）2.1.控制规律控制规律(一一)比例控制规律比例控制规律定定义义：其其输输出出与与输输入入成成比比例例关关系系，只只具具有有比比例例控控制制规规律律的的控控制制器器为为比比例控制器例控制器比例增益比例增益Kp 比例度比例度与与Kp的关系的关系:特点：特点：快快有余差有余差KpKp越大，越大，余余差越小差越小KpKp太大，容易振荡发散太大，容易振荡发散相同相同KpKp下，干扰幅度越大，余差越大下，干扰幅度越大，余差越大第十四页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置15(

10、二二)比例积分控制规律比例积分控制规律 1 1、积分作用积分作用 定定义义：积积分分作作用用的的输输出出与与偏偏差差对对时时间间的的积积分分成比例关系成比例关系 2.1.控制规律控制规律能消除余差能消除余差 慢慢来慢慢来 积分作用一般不单独使用积分作用一般不单独使用 第十五页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置162、比例积分控制规律、比例积分控制规律比例与积分两种作用的输出之比例与积分两种作用的输出之和和2.1.控制规律控制规律积分时间积分时间T TI I反映积分作用的强弱反映积分作用的强弱TI的的定义定义：在阶跃信号输入下，积分作用的输出变化到等于

11、比：在阶跃信号输入下，积分作用的输出变化到等于比例作用的输出所经历的时间就是积分时间例作用的输出所经历的时间就是积分时间TI=(0+)=()=2第十六页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置173、积分增益与开环放大倍数、积分增益与开环放大倍数实际的实际的PIPI控制控制(模拟调节器模拟调节器)理想的理想的PIPI控制控制 幅幅值值为为A A的的阶阶跃输跃输入作入作用用下下怎么求出来的？怎么求出来的？第十七页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置18积分增益积分增益开环放大倍数开环放大倍数K KOPOP第十八页，编

12、辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置194、控制点、控制点偏差与控制精度、控制点、控制点偏差与控制精度控控制制点点：对对于于具具有有积积分分作作用用的的控控制制器器，当当测测量量值值等等于于给给定定值值时时，其其输输出出可可以以稳稳定定在在任一值任一值上（在流程范围内）上（在流程范围内）控控制制点点偏偏差差：具具有有积积分分作作用用的的控控制制器器的的输输出出稳稳定定不不变变时时，测测量量值值与与给给定定值值间间的微小偏差的微小偏差 控制精度：最大控制点偏差占输入信号范围的百分数控制精度：最大控制点偏差占输入信号范围的百分数表征控制器减小余差的能力表征控制

13、器减小余差的能力 第十九页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置205、积分饱和、积分饱和具具有有积积分分作作用用的的控控制制器器在在单单方方向向偏偏差差信信号号的的作作用用下下，其其输输出出达达到到输输出出范范围围上上限限值值或或下下限限值值以以后后，积积分分作作用用将将继继续续进进行行，从从而而使使控控制制器器脱脱离离正正常常工工作作状态，这种现象称为积分饱和状态，这种现象称为积分饱和积分饱和的影响：控制不积分饱和的影响：控制不及时、危险及时、危险()20等待时间积分饱和防止积分饱和的方法防止积分饱和的方法 在控制器输出达到输出上限或下限时，暂时去掉

14、积分作用在控制器输出达到输出上限或下限时，暂时去掉积分作用在控制器输出达到输出上限或下限时，使积分作用输出不继续增加在控制器输出达到输出上限或下限时，使积分作用输出不继续增加计算机控制系统中的计算机控制系统中的PIDPID控制会不会出现积分饱和？如何防止积分饱和？控制会不会出现积分饱和？如何防止积分饱和？主要知识点：主要知识点：消除余差，会产生相位滞后，降低系统稳定性消除余差，会产生相位滞后，降低系统稳定性积分时间积分时间积分作用越大，消除余差能力越强，太大，系统易发散积分作用越大，消除余差能力越强，太大，系统易发散比例积分的微分方程、离散化、传递函数表达式比例积分的微分方程、离散化、传递函数

15、表达式积分增益积分增益(做不到做不到）和开环放大倍数）和开环放大倍数控制点、控制点、控制点偏差和控制精度控制点偏差和控制精度积分饱和积分饱和第二十页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置21(三三)比例微分控制规律比例微分控制规律1、微分控制微分控制2.1.控制规律控制规律=定义：定义：控制器微分作用的输出与偏差变化的速度成正比控制器微分作用的输出与偏差变化的速度成正比 特点：对于固定特点：对于固定不变的偏差，不变的偏差，不管偏差多不管偏差多大，微分作用的输出总是大，微分作用的输出总是零零 微分通常和比例一起使用微分通常和比例一起使用 第二十一页，编辑于

16、星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置222.1.控制规律控制规律该微分能起作用吗？该微分能起作用吗？数数学学意意义义的的微微分分，理理想想微微分分不不起起作用作用理想微分和一阶惯性环节串联理想微分和一阶惯性环节串联()=()阶跃输出阶跃输出工工程程意意义义的的微微分分，实实际际微微分分有有点意思点意思第二十二页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置232、实际比例微分控制规律、实际比例微分控制规律2.1.控制规律控制规律第二十三页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置24第二十四页

17、，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置254 4、比例微分控制规律的特点超前、比例微分控制规律的特点超前 =超前时间超前时间/主要知识点：主要知识点：超超前前控控制制，适适当当引引入入微微分分会会提提高高系系统统稳稳定定性性，过过大大会会使使系统振荡发散（思考：什么时候不适用？）系统振荡发散（思考：什么时候不适用？）比例微分的微分方程、离散化、传递函数表达式比例微分的微分方程、离散化、传递函数表达式微微分分增增益益(一一般般不不能能为为0 0，否否则则变变理理想想微微分分了了，实实际际模模拟调节器的增益为拟调节器的增益为5-105-10）第二十五页，编辑

18、于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置2626(四四)比例积分微分控制规律比例积分微分控制规律 理想的理想的PID作用的微分方程为作用的微分方程为2.1.控制规律控制规律PIDyxxs+_xm实际实际实际实际PIDPID算法算法算法算法KiKi积分增益，一般较大，积分增益，一般较大，积分增益，一般较大，积分增益，一般较大，IIIIII型模拟调节器约型模拟调节器约型模拟调节器约型模拟调节器约10104 410105 5KdKd微分增益，一般为微分增益，一般为微分增益，一般为微分增益，一般为5 51010偏差型偏差型偏差偏差型型PID特点特点：对给定值的变化也进行

19、：对给定值的变化也进行PID运算运算1 1、模拟模拟式式PIDPID运算式运算式 第二十六页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置27uuPuDuPIDe(t)e(t)uPuDuPIDuIuI第二十七页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置28几种实用的改进几种实用的改进PID控制作用控制作用第二十八页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置29改进型改进型数字式数字式PID运算式运算式不完全微分算式不完全微分算式实际实际微分作用微分作用PID算式算式:一阶惯性环节的离散化后的

20、形式一阶惯性环节的离散化后的形式:第二十九页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置3030微分先行微分先行PID先先对测量值对测量值Xm进行微分运算，再与进行微分运算，再与给定值给定值Xs相减，然后再进行比例相减，然后再进行比例积分运算。积分运算。偏差偏差型型PID：对给定值的变化也进行对给定值的变化也进行PID运算，特别是微分作用运算，特别是微分作用在给定值不变、测量值阶跃变化时，响应特性在给定值不变、测量值阶跃变化时，响应特性与偏差型完全相同与偏差型完全相同第三十页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置31微分

21、先行微分先行PID算式算式第三十一页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置32微分先行微分先行PID算式算式()=()()第三十二页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置33在一定偏差范围内输出为在一定偏差范围内输出为0或或B称为不灵敏区宽度称为不灵敏区宽度带不灵敏区的带不灵敏区的PID算式算式积分分离积分分离PID算式算式在一定偏差范围内切除在一定偏差范围内切除积分作用积分作用方法：方法：PID控制算式的积分项前面乘上一控制算式的积分项前面乘上一个标志变量个标志变量NA为门限值为门限值第三十三页，编辑于星期六：十

22、三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置3434第二章第二章 作业（作业（1 1）：）：2.“控制仪表与计算机控制装置控制仪表与计算机控制装置”书书中中P782-7题题1.推出增量式离散化推出增量式离散化PID算式，说明增量式算法的特点。算式，说明增量式算法的特点。第三十四页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置354.根据图示调节器输入信号和输出信号曲线，求该调节器的？KD？t=TD/KD时IO？5.5.理理理理想想想想PIPI控控控控制制制制器器器器输输输输入入入入如如如如图图图图所所所所示示示示的的的的偏偏偏偏差差差差信信信信号

23、号号号，已已已已知知知知KKP P1 1，T Ti i1min1min，控控控控制制制制器器器器的的的的初初初初始始始始输输输输出出出出为为为为50%50%，分别画出正、反控制器，分别画出正、反控制器，分别画出正、反控制器，分别画出正、反控制器输出的波形输出的波形输出的波形输出的波形。50%30y(t)minx(t)52431min5第三十五页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置36第二章第二章 控制器控制器2.1.控制控制规律（规律（调节规律调节规律）2.2.模拟控制器简介模拟控制器简介2.3.数字控制器简介数字控制器简介第三十六页，编辑于星期六：十

24、三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置372.2.模拟控制器简介模拟控制器简介1.基本基本构成环节的构成环节的特性分析特性分析2.控制器的功能概述控制器的功能概述3.III型电动调节器型电动调节器学习要点学习要点:(1)利用利用R、C等元件实现基本的仪表功能等元件实现基本的仪表功能(2)重温重温“控制器控制器”的功能组成的功能组成(3)典型电路的分析典型电路的分析(用在其它地方用在其它地方)第三十七页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置38固定电阻固定电阻可调电阻可调电阻模拟控制模拟控制器器都由都由气阻气阻R R1.1.基本构成环

25、节的特性分析基本构成环节的特性分析各种各种放大器放大器和和由由电电(气气)阻、电阻、电(气气)容容构成的基本环节组合而成构成的基本环节组合而成电阻电阻R R电阻电阻气阻气阻电流电流气流气流电压电压气压气压固定气阻固定气阻可调气阻可调气阻电容电容C C气容气容C Cq电容中的电荷量电容中的电荷量m气容中的气体质量气容中的气体质量IC流过电容的电流流过电容的电流M气体的质量流量气体的质量流量电电容容气容气容运算放大器运算放大器气动放大器气动放大器第三十八页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置39阻阻容器件的使用容器件的使用若若P3=0(通大气通大气)这就是

26、比例特性这就是比例特性=121212132=问题：仅两个电阻就可以实现问题：仅两个电阻就可以实现比例作用了吗？比例作用了吗？这就是积分特性这就是积分特性问题：问题：仅两仅两个器件就可实个器件就可实现现积分积分作用作用了吗了吗？1212T=RC1/12/2阶跃响应阶跃响应第三十九页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置40阻阻容器件的使用容器件的使用()=121212132比例环节比例环节1212积分积分环节环节微分环节？微分环节？12T=RC 第四十页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置412.2.控制器的功能概

27、述控制器的功能概述信号信号输入输入检测检测仪表仪表控制控制算法算法给定给定值值手动手动输出输出控制信控制信号输出号输出执行执行器器+-无扰动无扰动切换切换PIDPID控制控制参数设置参数设置输入信输入信号显示号显示输出阀输出阀位显示位显示控制控制“器器”的的作用是对测量信号与给定值相比较所产生的偏差进行作用是对测量信号与给定值相比较所产生的偏差进行PID运运算，并输出控制信号至执行器算，并输出控制信号至执行器控制控制“器器”除了除了PID运算功能以外，还应具有哪些功能？运算功能以外，还应具有哪些功能？显示（测量值、给定值、阀位）显示（测量值、给定值、阀位）给定值设置给定值设置正正/反作用的选择

28、反作用的选择 手动手动/自动切换自动切换附加附加功能：抗积分饱和、输出限幅功能：抗积分饱和、输出限幅、报警等、报警等.手动操作手动操作PIDPID参数设置参数设置第四十一页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置42信号信号输入输入检测检测仪表仪表控制控制算法算法给定给定值值手动手动输出输出控制信控制信号输出号输出执行执行器器+-无扰动无扰动切换切换PIDPID控制控制参数设置参数设置输入信输入信号显示号显示输出阀输出阀位显示位显示3.DDZ型电动调节器型电动调节器第四十二页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置43

29、测量指示测量指示给定指示给定指示输入电路输入电路偏差计算偏差计算比例微分比例微分比例积分比例积分输出电路输出电路把把1-5V转为转为420mA产生两组电压：产生两组电压：0.3V，VB产生电压：产生电压：VH3.3.DDZDDZ型电动调节器型电动调节器第四十三页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置44运算放大器运算放大器运算放大器运算放大器的基本知识的基本知识的基本知识的基本知识输出输出端端对地电压记为对地电压记为UO(1)输入端输入端(3)电源端（电源端（U+、U-）(2)输出端输出端端端为同相输入为同相输入端，其端，其对地电压记为对地电压记为UT端

30、端为反相输入为反相输入端端，其对地电压记为，其对地电压记为UF线性区饱和区饱和区+UO(sat)-UO(sat)思思考考题题：作作为为运运算算放放大大器器，通通常常工工作作在在哪哪一个区段？一个区段？第四十四页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置45运算放大器运算放大器运算放大器运算放大器的基本知识的基本知识的基本知识的基本知识分析分析线路时往往把线路时往往把运放看成运放看成是是双端输入、单端输出双端输入、单端输出的三端器的三端器件件差模输入电压差模输入电压共模输入电压共模输入电压=+KoRo受控电压源受控电压源=+重要结论重要结论第四十五页，编辑于星

31、期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置46运算放大器的使用条件运算放大器的使用条件运算放大器的使用条件运算放大器的使用条件运放不论运放不论采用单电源供电还是双电源供电，都必须满足以下采用单电源供电还是双电源供电，都必须满足以下条件（示意）：条件（示意）：0V24V19V2V12V12V7V10V0V24V23V1V12V12V11V11VUoUTUFUU共模输入电压范围共模输入电压范围输出电压范围输出电压范围实际运算放大器，其允许承受的实际运算放大器，其允许承受的Ud和和Uc都根据供电方式有一定的限制。都根据供电方式有一定的限制。最大最大输出电压一般比电源电压低输

32、出电压一般比电源电压低12V最大最大输出电流一般为输出电流一般为5mA或或10mA(大电流往往大电流往往采用三极管采用三极管进行放大进行放大)第四十六页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置47(1)反相端输入反相端输入结论：1输出电压与输入电压成正比，比例系数为R2/R1，极性相反；2输入电阻输入电阻约等于输入回路电阻R1；3输入回路电流Ii，全部流经反馈回路，即I f=Ii。几种典型的运算放大器几种典型的运算放大器几种典型的运算放大器几种典型的运算放大器=0=第四十七页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置48

33、1输出与输入成正比，其比例系数为（1+R2/R1），极性相同；2同相端和反相端存在共模电压UC=Ui；3输入电阻等于运算放大起的共模输入电阻，其值很大，通常MW级 反馈回路均由输出端反馈至反相端反馈回路均由输出端反馈至反相端()同相端输入同相端输入=第四十八页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置49(3)差差动输入动输入【1】在满足电阻匹配条件时，输出电压仅取决于两个输入电压之差，即这种电路只放大差动信号，且成正比，与差动信号极性相同【2】存在共模信号。=第四十九页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置50特点特

34、点：输入电阻：输入电阻高高 输出电阻低输出电阻低在仪表电路应用中，起在仪表电路应用中，起隔离、功率放大作用隔离、功率放大作用(4)电压跟随电压跟随=第五十页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置51测量指示测量指示给定指示给定指示输入电路输入电路偏差计算偏差计算比例微分比例微分比例积分比例积分输出电路输出电路把把1-5V转为转为420mA产生两组电压：产生两组电压：0.3V，VB产生电压：产生电压：VH3.3.DDZDDZ型电动调节器型电动调节器第五十一页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置52（1 1 1 1）

35、调节器）调节器）调节器）调节器的的的的输入电路（差动输入电路）输入电路（差动输入电路）输入电路（差动输入电路）输入电路（差动输入电路）二线制变送器24第五十二页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置53反反相相端输入电压端输入电压1541=2=3=4=5=6 7=8第五十三页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置54同同相相端输入电压端输入电压2631=2=3=4=5=6 7=8第五十四页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置55(2)2)比例微分电路（同相端输入）比例微分电

36、路（同相端输入）比例微分电路（同相端输入）比例微分电路（同相端输入）作用作用:是对输入电路的是对输入电路的输出信号输出信号U01进行比例微分进行比例微分运算运算=10调整调整RD可以改变微分时间，微分增益不可调可以改变微分时间，微分增益不可调第五十五页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置56=102=调整调整RP可以改变比例增益可以改变比例增益调整调整RD可以改变微分时间，微分增益不可调可以改变微分时间，微分增益不可调=10=第五十六页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置57（3 3 3 3）比例积分电路（反相

37、端输入）比例积分电路（反相端输入）比例积分电路（反相端输入）比例积分电路（反相端输入）作用：对作用：对来自比例微分电路的电压信号来自比例微分电路的电压信号U02进行比例积分运算进行比例积分运算第五十七页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置58比例积分电路实际的输出输入关系比例积分电路实际的输出输入关系比例积分电路比例积分电路理想理想的输出输入关系：的输出输入关系：=第五十八页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置59 (4)(4)(4)(4)整机传递函数整机传递函数整机传递函数整机传递函数 2010203输入部分

38、输入部分PD部分部分PI部分部分 2称为相互干扰因素称为相互干扰因素=10=第五十九页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置60(5)(5)(5)(5)输出电路输出电路输出电路输出电路输出电路输出电路的作用是将比例积分电路输出的以的作用是将比例积分电路输出的以UB为基准的为基准的15VDC电压信号电压信号U03转转换为流过负载换为流过负载RL（一端接地）的（一端接地）的420mADC输出电流输出电流I0=0第六十页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置61手操电路的作用是实现手动操作手操电路的作用是实现手动操作:软

39、手操与硬手操软手操与硬手操手操电路手操电路手操电路手操电路所谓所谓软手操：通过对软手操：通过对CM的充放电来改变的充放电来改变U03的输出的输出所谓硬所谓硬手操：把积分电路变成了手操：把积分电路变成了放大放大倍数为倍数为-1的比例电路，直接改变的比例电路，直接改变U03的输出的输出第六十一页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置62第二章第二章 控制器控制器2.1.控制控制规律（规律（调节规律调节规律）2.2.模拟控制器简介模拟控制器简介2.3.数字控制器简介数字控制器简介第六十二页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装

40、置装置63丰富的运算控制功能丰富的运算控制功能 通过通过软件实现所需功能软件实现所需功能 带有自诊断功能带有自诊断功能 带有带有数字通讯功能数字通讯功能 具有具有和模拟控制器相同的外特性和模拟控制器相同的外特性 保持常规模拟式控制器的操作方式保持常规模拟式控制器的操作方式 2.3.数字式数字式控制器控制器DigitalController数字控制器的特点：数字控制器的特点：数字式控制器类型数字式控制器类型 ：定程序控制器定程序控制器 可编程控制器可编程控制器 混合控制器混合控制器批量控制器批量控制器软软件件包括包括系统程序和用户程序系统程序和用户程序硬件电路硬件电路以微处理器以微处理器CPU为

41、核心为核心共同特点：共同特点：通用通用专用专用通用通用专用专用第六十三页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置64数字式控制器的硬件电路数字式控制器的硬件电路 第六十四页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置65数字式控制器的硬件电路数字式控制器的硬件电路 第六十五页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置66数字式控制器的硬件电路数字式控制器的硬件电路 实现仪表数据运算处理，各组成部分之间的管理实现仪表数据运算处理，各组成部分之间的管理将多个模拟量输入信号、开关输入信号转换为

42、将多个模拟量输入信号、开关输入信号转换为CPU所接受的数字量所接受的数字量将多个运算处理后的数字信号进行数模转换，输出模拟量信号；输出开将多个运算处理后的数字信号进行数模转换，输出模拟量信号；输出开关量（包括数字、脉冲量）信号关量（包括数字、脉冲量）信号将欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，经发送电路送至通信线路（数据通将欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，经发送电路送至通信线路（数据通道）上；同时通过接收电路接收来自通信线路的数字信号，将其转换成能被计算机接道）上；同时通过接收电路接收来自通信线路的数字信号，将其转换成能被计算机接受的数据受的数据第六十六页，编辑于星期六：十三点

43、四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置6767 用于实现仪表数据运算处理，各组成部分之间的管理用于实现仪表数据运算处理，各组成部分之间的管理 CPU完成数据传递、算术逻辑运算、转移控制等功能完成数据传递、算术逻辑运算、转移控制等功能;CTC定时定时/计数器，定时计数器，定时功能用来确定控制器的采样周期，并产生串功能用来确定控制器的采样周期，并产生串行通信接口所需的时钟脉冲行通信接口所需的时钟脉冲；计数；计数功能主要用来对外部事件进功能主要用来对外部事件进行计数。行计数。主机部分主机部分ROM存放系统程序存放系统程序;EPROM存放用户程序存放用户程序;RAM存放输入数据、显示数

44、据、运算的中间值和结果值。存放输入数据、显示数据、运算的中间值和结果值。Counter/Timer ControllerI IO O接口接口是是CPUCPU同过程输入、输出通道等进行数据交换的器件。同过程输入、输出通道等进行数据交换的器件。第六十七页，编辑于星期六：十三点 四分。控制仪表与计算机控制控制仪表与计算机控制装置装置68 过程输入通道过程输入通道 模拟量输入通道模拟量输入通道 将将多个模拟量输入信号分别转换为多个模拟量输入信号分别转换为CPUCPU所接受的数字所接受的数字量量多路模拟开关多路模拟开关将多个模拟量输入信号分别连接到将多个模拟量输入信号分别连接到采样采样保持器。保持器。采样保持器采样保持器具有暂时存储模拟输入信号的作用具有暂时存储模拟输入信号的作用 AD转换器转换器的作用是将模拟信号转换为相应的数字量。的作用是将模拟信号转换为相应的数字量。第六十八页，编辑于星期六：十三点 四分。