控制器的输入:输出: 控制器的控制规律就是u(t)与e(t)之间的关 系,是在人工经验的基础上总结并发展的。 控制器的基本控制规律有:比例、积分和 微分,此外还有如继电器特性的位式控制规律 图7-1反应器的温度控制 以蒸汽加热反应釜为例: 设反应温度:85度,轻微放热反应 若温度高于85度,蒸汽阀门全关现象:温度持续波动,过程处于振荡中。 结果:双位控制规律控制品质差,满足不 了生产要求。 若温度低于85度,每低5度就开一圈阀门即开启圈数= 相应控制规律可写为: u(0):偏差为0时控制器输出 Kc:控制器比例放大倍数 现象:温度控制得比较平稳结果:控制品质有一定改善,但负荷变化 时,会有余差。如工况有变动,当阀门开 3圈时,温度不再保持在85度。 首先按照比例控制操作,然后不断观察 若温度高于85度,慢慢地持续开小阀门直到温度回到85度 即控制器输出变化的速度与偏差成正比: KI:积分控制作用放大倍数现象:只要有偏差,控制器输出就不断变化。 结果:输出稳定在设定的85度上,即消除了余 由于温度过程容量滞后大,当出现偏差时,其数值已经较大,因此,补充经验:根 据偏差变化的速度来开启阀门,从而抑制偏 差的幅度,使控制作用更加及时。 dt 时间连续PID控制规律时间离散PID控制规律 理想PID控制器的运算规律数学表达式: 其传递函数形式: (7-1)(7-2) 式中第一项为比例(P)部分,第二 项为积分(I)部分,第三项为微分 (D)部分。 为控制器比例增 为积分时间;微分时间, 两者以s或min为单位。这三个参数 大小可以改变,相应改变控制作用 大小和规律。 为0,积分项和微分项都不起作用,为比例控制。 为0,微分项不起作用,为比例积分控制。 ,积分项不起作用,则为比例微分控制 控制器运算规律通常用增量形式表示,若用实际值表示,则为: u(0)为控制器初始输出,即t=0瞬间偏差为0时的输出。 (7-3)(7-4) (1)比例控制规律 控制器输出变化与输入偏差成正比。 在时间上没有延迟。 在相同的偏差下,Kc越大,输出也越大, 因此Kc是衡量比例作用强弱的参数。 工业上用比例度来表示比例作用的强弱。 (7-5)传递函数形式: 图7-2阶跃偏差作用下比例控制器的开环输出特性 (7-6) 比例度与比例增益 成反比, 越小,则大,比例控制作用越强;反之,越大,则(7-7)(