基本控制规律有以下几种形式\ue082一、位式控制位式控制包括两位和三位调节\ue081其动作特性是\ue081当被控变量偏离设定值达到一定数值时\ue081调节器输出两种和三种固定的信号可\ue081使调节机构处于两种或三种位置上。 1 . 两位和三位调节器的理想特性如下图所示。 两位式调节器特性 e u 输出\ue00bu 偏差\ue00be 时间\ue00bt 最大 最小 输出\ue00bu 偏差\ue00be q——调节机构的位置\ue00b两位式\ue00dq只有两个\ue00b最大和最小\ue008或全开、全关\ue009两位式控制作用的调节过程\ue00d当q为最大时\ue00b被控变量变大\ue00b偏差e减小\ue00b然后调节器又使调节机构处于最小位置\ue008q为最小\ue009\ue00b被控变量变小\ue00b偏差e增大。这样周而复始\ue00b控制系统必然产生无衰减振荡\ue00b被控变量不可能稳定在固定的数值上。 三位式调节器特性 e u 输出\ue00bu 偏差\ue00be 时间\ue00bt 中间 最大 最小 输出\ue00bu 偏差\ue00be q——调节机构的位置\ue00b三位式\ue00dq有三个\ue00b最小、中间、最大。三位式控制作用的调节过程\ue00d由于存在中间位置\ue00b可以减少被控变量的振荡幅度和频率\ue00b使得调节质量有所提高。 衡量位式控制的优劣指标\ue00d振幅和频率。被控过程的滞后越大\ue00b被控变量的振幅也越大\ue00b振荡频率也越低。2.位式控制的适用范围 \ue0081\ue009被控过程时滞小、容量大\ue00e \ue0082\ue009被控变量的允许波动范围大\ue00e \ue0083\ue009调节器的惰性小\ue00b调节机构运动速度快等。 二、比例控制\ue008P\ue0091.比例控制规律 比例控制是一种最基本的控制规律\ue00b 其动作特性是调节器的输出变化量 u比。即\ue00d \ue003 与偏差e 成正eKuc\ue006\ue002\ue003 式中\ue00d u e——调节器输入\ue00b即偏差 \ue003 ——调节器输出变化量\ue00e yre\ue001\ue002\ue00e cK ——比例增益\ue00b又叫比例放大系数\ue00e 2.比例度\ue008\ue004 \ue009 工业上使用比例度\ue004 来表示比例控制作用的强弱。其定义为\ue00d minmaxminmaxuuuxxe\ue001\ue001\ue003\ue002\ue004×100\ue007 式中\ue00dxmax\ue00cxmin——测量信号的变化范围\ue008仪表的测量范围\ue009 \ue00e umax\ue00cumin——输出信号的变化范围。 \ue004 的意义\ue00d要使输出信号作全范围的变化\ue00b输入信号需要改变全量程的百分数。 例如\ue00bXWC-400 型温度控制记录仪表\ue00b输出范围 0\ue01010mA\ue00b输出测量信号 0\ue0101600℃\ue00b如果温度偏离 20℃\ue00b输出电流变化 0.5mA\ue00b则\ue004 为\ue00d 0\ue001如果采用单元组合仪表\ue00b输入和输出采用统一标准信号\ue00b则0105 . 0160020\ue001\ue002\ue004×100\ue007\ue00f25\ue007 ue\ue003\ue002\ue004×100\ue007。 比例度\ue004 越大\ue00b比例系数 Kc 越小\ue00b比例控制作用越弱。反之\ue00b比例控制作用越强。 在应用中选择不同大小的比例度\ue00b 对控制过程将会产生很大影响。 随着比例度\ue004 的减小\ue00b比例控制作用将会增强\ue00b而出现以下情况\ue00d \ue0081\ue009余差减小\ue00e \ue0082\ue009稳定性变差\ue00b有增强振荡的趋势\ue00e \ue0083\ue009振荡频率增大\ue00b周期缩短\ue00b调节频繁\ue00e \ue0084\ue009在扰动作用下\ue00b超调量减小\ue00b而在设定作用下\ue00b\ue004 越小时超调量却增大。 3.比例控制的特点 调节器的比例度一般可在 2\ue007\ue010250\ue007范围内调整。其控制特点如下\ue00d \ue0081\ue009一有偏差\ue00b马上就有输出变化。无时间延迟\ue00b反应灵敏\ue00b成为各种规律中最基本的。 \ue0082\ue009过程终了留有余差。余差与负荷和比例度有关\ue00b负荷大\ue00b余差亦大。 4.比例控制的适用范围 控制要求不高\ue00b允许有余差以及过程滞后不大的场合。如液位控制\ue00b以及在工艺参数变化较快的设备上才考虑采用单纯的比例控制。 三、比例积分控制\ue008PI\ue0091.比例积分控制规律 比例积分控制是在比例作用的基础上\ue00b加上与偏差随时间的累积成比例的积分作用。 调节器的输出 u\ue000\ue003 与输入e 之间的关系如下\ue00d \ue003\ue00a\ue00a\ue006\ue000\ue006\ue002\ue002\ue000\ue003\ue002\ue003ticcticIPedtTKeKedtTeKuuu001)1( 式中\ue00diT ——积分时间\ue00e u\ue003 P\ue003——输出比例分量变化量\ue00e ——输出积分分量变化量。 I u 偏差\ue009e时间t0输出\ue00a比例\ue00buPt0输出\ue00a积分\ue00buIt0输出\ue00a比例积分\ue00bu0△uI=△uP△uPTi时间t 2.积分时间iT iT 的物理意义\ue00d积分时间是积分输出I u\ue003达到和比例输出Pu\ue003相等的那段时间。 iT 短\ue00b说明积分输出能较快达到和比例输出相等\ue00b也可以认为积分作用较强\ue00e反之\ue00b长\ue00b积分调节作用就弱。 iT3.比例积分控制的特点 \ue0081\ue009它是控制及时的比例作用与缓慢的积分作用的组合\ue00e \ue0082\ue009积分作用是有差就调\ue00b无差就停\ue00b可消除余差\ue00e \ue0083\ue009积分控制作用缓慢\ue00b常落后于偏差变化\ue00b造成被控变量振荡\ue00b振荡周期和过渡时间都加长\ue00e \ue0084\ue009积分饱和现象。 4.PI 的适用范围 负荷变化不大、控制精度要求较高\ue00b而不允许有余差的场合。如\ue00d压力、流量的控制。 四、比例微分控制\ue008PD\ue0091.PD 的控制规律 其规律\ue00d当被控变量发生偏差时\ue00b调节器的输出信号增量与偏差大小及偏差对时间的微分\ue008偏差变化速度\ue009成正比。 理想 PD 的微分方程式\ue00d (式中\ue00dTd——微分时间\ue00e 实际中 PD 调节器的特性为下列微分式\ue00d udt式中\ue00dKd——微分增益\ue008或微分放大系数\ue009 \ue00e 当偏差作阶跃变化时\ue00b调节器输出变化为\ue00d \ue007)dtdeTeKudc\ue006\ue000\ue002\ue003 )(dtdeTeKduKTdcdd\ue006\ue000\ue002\ue003\ue000\ue006 \ue00c\ue00c\ue00d\ue00b\ue008\ue008\ue009\ue001\ue000\ue006\ue002\ue003\ue001)() 1(1tTKdcddeKeKu 偏差\ue009e时间t0理想输出\ue00a微分\ue00buD时间t0实际 △uP=KceT输出\ue00a比例微分\ue00bu时间t00.632Kc(Kd-1)eKcKde 2.微分时间 Td 微分时间表示输出降下来需要多长的时间。Td\ue00fKd·T Td愈大\ue00b微分作用愈强\ue00b反之\ue00b微分作用愈弱。 3.比例微分控制的特点 相对比例控制作用而言\ue00b微分控制有超前作用。 4.比例微分控制的适用范围 在实际中\ue00b单纯的 PD 控制很少\ue00b在生产上\ue00b应用较多的是比例、积分和微分三种规律结合起来的 PID 控制。 五、比例积分微分控制\ue008PID\ue0091.PID 的控制规律 )1T(0dtdeTedteKudtic\ue006\ue000\ue000\ue002\ue003\ue00a 偏差\ue009e时间t0输出\ue00aPID\ue00bt0 2.比例积分微分控制的特点 在 PID 控制系统中\ue00b只要调节器的参数\ue004 、Ti和 Td选择合适\ue00b便可充分发挥三种控制作用的优点\ue00b从而得到比较理想的调节效果。 3.比例积分微分控制的适用范围 一般用于燃料滞后较大的场合。