控制规律概述:
控制器的控制规律指的是控制器本身的特性,即控制器输出信号与输入信号之间的关系。
控制器的基本控制规律包括:
位式控制(常用的是双位控制)
比例控制(P);
积分控制(I)
微分控制(D);
比例积分控制(PI);
比例微分控制(PD)
比例积分微分控制(PID).
一、开关控制(位式控制)
开关控制的规律:
当测量值大于给定值时,控制器输出最大;
当测量值小于给定值时,控制器输出最小。
如下图,P为控制器的输出,e为偏差信号(测量值-设定值)
所以它也叫Bang-Bang控制。
应用:可用于小区供热、家庭冰箱等控制中
——由于被控变量连续的循环,容易造成控制阀过度磨损。
——实际应用中双位控制存在一个中间不灵敏区域,使系统不能达到稳定状态,即死区问题。
二、比例控制
比例控制可用简单的数学式表示:
我们用个简单的实例来理解一下比例控制,如下图:
一个简单的液位比例控制系统,杠杆的一端固定浮球,另一端与调节阀的阀杆连接。浮球随液位的变化而升降。浮球升降通过杠杆带动阀芯,浮球升阀关小,入口流量减小,浮球降阀开大,入口流量增大。
支点距连阀门端与支点距连浮球端的距离比就是放大倍数了。
——在实际比例控制中常用比例度δ表示比例作用的强弱,在标准信号下,比例度与放大倍数互为倒数关系。
——当出口流量阶跃增大,液位下降,使得进水量增加;只有当进水量与出水量相等时,系统平衡,液位才不再变化。当要使进水量增加,进水阀阀杆必须上移使阀门开大,由于杠杆是刚性的,阀杆上移的同时,浮球必须下降。也就是说达到新的系统平衡时,液位稳定在了一个比原来值低的位置。新稳态值与原稳态值之间的差值就是余差。其实从比例控制公式就可以看出,要使控制器有输出,就必须有偏差。
特点和适用场合:
比例控制特性比较简单,控制比较及时,一旦有偏差出现,输出立即成比例的产生相应的控制作用,偏差越大控制越强。适用于干扰不大,被控对象滞后较小,控制精度要求不高的场合。
三、积分控制
积分作用的特性:
比例积分作用:
——实际积分作用与比例作用一样,积分作用只在一定外围内起作用,输出达到一定限值后就不继续增加或减少了,这是积分