•   自动化系统控制器_电脑基础知识_IT/计算机_专业资料。自动化系统控制器 内容 1 概述 2 基本控制规律 3 模拟式控制器 4 数字式控制器 1 概述 控制器是控制系统的核心。 控制器 扰动 比较 f(t) 广义对象 机构 设定值

      自动化系统控制器 内容 1 概述 2 基本控制规律 3 模拟式控制器 4 数字式控制器 1 概述 控制器是控制系统的核心。 控制器 扰动 比较 f(t) 广义对象 机构 设定值 e(t) 被控变量 r(t) - 控制装置 u(t) 执行器 过程 q(t) c(t) 测量值 y(t) 检测元件、变送器 简单控制系统的方块图 1 概述 ?控制器的作用:控制执行器,改变操纵变量, 使被控变量符合生产要求。 控制器在闭环控制系统中将检测变送环 节传送过来的信息与被控变量的设定值比较 后得到偏差,然后根据偏差按照一定的控制 规律进行运算,最终输出控制信号作用于执 行器上。 ?控制器的分类 控制器一般可按能源形式、 信号类型和结构形式进行分 类。 按能源形式: 气动 电动 气动控制仪表 发展较早,其特点是结构简单、 性能稳定、可靠性高、价格便宜, 且在本质上安全防爆,因此广泛 应用于石油、化工等有爆炸危险 的场所。 电动控制仪表 相对气动控制仪表出现得较晚,但由于 电动控制仪表在信号的传输、放大、变换处 理,实现远距离监视操作等方面比气动仪表 容易得多,并且容易与计算机等现代化信息 技术工具联用,因此电动控制仪表的发展极 为迅速,应用极为广泛。近年来,电动控制 仪表普遍采取了安全火花防爆措施,解决了 防爆问题,所以在易燃易爆的危险场所也能 使用电动控制仪表。 目前采用的控制器以电动控制器占绝 大多数。 按信号类型: 模拟式 数字式 模拟式控制仪表 传输信号通常是连续变化的模拟量, 其线路较为简单,操作方便,在过程控 制中已经广泛应用。 数字式控制仪表 数字式控制仪表的传输信号通常是断 续变化的数字量,以微型计算机为核心, 其功能完善,性能优越,能够解决模拟式 仪表难以解决的问题。近二十年来数字式 控制仪表不断涌现新品种应用于过程控制 中,以提高控制质量。 按结构形式: 基地式 单元组合式 组装式 集散控制系统 基地式控制仪表 将控制机构与指示、记录机构组 成一体,结构简单,但通用性差, 使用不够灵活,一般仅用于一些 简单控制系统。 单元组合式控制仪表 将整套仪表划分成能独立实现某种功能的若 干单元,各个单元之间用统一标准信号联系。 将各个单元进行不同的组合,可以构成具有 各种功能的控制系统,使用灵活方便。 目前使用较多的单元组合式控制器属电 动Ⅲ型,而在一些老装置上电动Ⅱ型控制器 还在使用,气动单元控制器由于控制滞后太 大已经很少使用。 组装式控制仪表 是在单元组合仪表的基础上发展起来的一种 功能分离、结构组件化的成套仪表装置。 集散控制系统 随着计算机技术发展,出现了各种以微处理 器为基础的控制器,在结构、功能、可靠性 等各个方面都使控制器进入一个新阶段。近 二十多年来出现了许多基于集散控制系统或 者现场总线的控制器,它们除了控制功能外, 还具有网络通信等功能,适应信息社会大规 模生产需要。 2 基本控制规律 2.0 基本概念 2.1 双位控制 2.2 连续PID控制算法 2.0 基本概念 过程控制一般是指连续控制系统,控制 器的输出随时间的变化发生连续变化。 不管是何种控制器,都有其基本的控制 规律。 控制规律的定义:是指控制器 的输出信号与输入信号之间的 关系。 控制器的输入信号e(t):是测量值y(t)与被控 变量的设定值之差 ,即e(t)=y(t)-r(t); 控制器的输出信号u(t):是 控制器 送往扰执动 行机构的 控制命令。比 机较 构 设定值 e(t) f(t) 广义对象 被控变量 r(t) - 控制装置 u(t) 执行器 过程 q(t) c(t) 控制规律就是控制器的输出信号u(t)随输入 信号e(t)变化的规测y量(t律)值 。 检测元件、变送器 基本控制规律: 双位控制(开关控制): 比例控制: 积分控制: 微分控制: 以蒸汽加热反应釜为例:设反应温 度为85℃,反应过程是轻微放热的, 还需要从外界补充一些热量。 ? 发现温度一低于85℃,就把蒸 汽阀门全开,一高于85℃,就全 关,这种做法称双位控制,阀门 开度只有两个位置,全开或全关。 使供需一直不平衡,温度波动不 可避免,它是一个持续振荡过程。 用双位控制规律来控制反应器温 度,显然控制质量差。 蒸汽加热反应釜 ? 若在某一静态,温度为85℃,阀 门开度是三圈。这样调节:当温 度高于85℃时,每高出5℃就关一 圈阀门;当低于85℃时,每降低 5℃就开一圈阀门。这样,阀门的 开启度与偏差成比例关系,用数 学公式表示则为: 开启圈数 ? 3 ? 1(y ? 85) 5 式中y是测量值。 蒸汽加热反应釜 比例控制规律模仿上述操作方式,控制器 的输出u(t)与偏差e(t)的对应关系为: u(t)=u(0)+Kce(t) 式中u(t)是比例控制器的输出;u(0)是偏差 e为零时的控制器输出,e=y-r;Kc是控制 器的比例放大倍数。 比例控制的缺点是在负荷变化时有余差。 例如,在该例子中,如果工况有变动,阀 门开三圈,就不再能使温度保持在85℃。 ? 比例操作方式会有余差存在。为了消 除余差,人们这样做:把阀门开启数圈 后,不断观察测量值,若低于85℃,则 慢慢地继续开大阀门;若高于85℃,则 慢慢地把阀门关小,直到温度回到85℃。 这种方式的特点:是按偏差来决定阀门 开启或关闭的速度,而不是直接决定阀 门开启的圈数。 du(t) dt ? KI e(t) 控制器输出的变化速度与偏差成正比— —这就是积分控制规律。 积分后得 t ? u(t) ? u(0) ? KI e(t)dt 0 由上式可看出,只要有偏差随时间而存 在,控制器输出总是在不断变化,直到 偏差为零时,输出才会稳定在某一数值 上。 ? 对于容量滞后较大的过程,当出 现偏差时,其数值已较大,对

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    2019-11-07 10:41
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