任务二控制器的搭建《化工仪表及自动化》
一基本控制规律认识二模拟式控制器三数字式控制器目录
学习目标1.掌握什么是控制器的控制规律。2.掌握常用的基本控制规律的特性和特点。3.能够对模拟式控制器进行操作。4.熟悉单回路自动控制系统的组成。5.观察基本控制规律（比例，积分，微分）对过渡过程的影响。6.学习控制器参数P、I、D的工程整定方法，通过观察比较被控变量（被调参数）过渡过程曲线，确定控制器参数，提高控制质量。
一基本控制规律认识
调节器接受偏差信号输入后，调节器输出的控制信号随偏差的变化规律，就是调节器的控制规律。控制信号p与偏差e之间的函数关系为
位式控制比例控制（P）积分控制（I）微分控制（D）
1.位式控制规律双位控制的动作规律是当测量值大于给定值时，控制器的输出为最大（或最小），而当测量值小于给定值时，则输出为最小（或最大），即控制器只有两个输出值，相应的控制机构只有开和关两个位置，因此又称开关控制。理想的双位控制器其输出p与输入偏差e之间的关系为：
理想的双位控制特性如图所示。1.位式控制规律理想双位控制特性
下图是一个采用双位控制的液位控制系统，它用一根电极作为测量液位的装置，电极的一端与继电器J的线圈相接，另一端调整在液位给定值的位置。1.位式控制规律双位控制示例
双位控制的缺点：控制机构的动作非常频繁，这样会使系统中的运动部件因动作过于频繁而容易损坏，很难保证双位控制系统安全可靠地运行。实际生产中也不要求被控变量一定要维持在给定值，而允许被控变量在一定范围波动。实际应用的双位控制器都有一个中间区。1.位式控制规律
将左图中的测量装置及继电器线路稍加改变，就可成为一个具有中间区的双位控制器。1.位式控制规律双位控制示例具有中间区的双位控制过程
2.比例控制规律在双位控制系统中，被控变量不可避免地会产生持续的等幅振荡过程，这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，势必在一个极限位置时，流入对象的物料量大于由对象流出的物料量，因此被控变量上升；而在另一个极限位置时，情况正好相反，被控变量下降，如此反复，被控变量势必产生等幅振荡。比例控制的特点
2.比例控制规律如图所示的液位控制系统，控制阀的开度跟液位与给定值的偏差成比例，构成比例控制系统，简称P。它相当于把位式控制的位数增加到无穷多位，于是变成了连续控制系统。比例控制的特点简单的比例控制系统示意图
2.比例控制规律比例控制的特点简单的比例控制系统示意图根据相似三角形原理，有KP越大，比例控制作用越强。在该控制系统中，阀门开度的改变量与被控变量的偏差值成比例，这就是比例控制规律。
2.比例控制规律比例度所谓比例度就是指控制器输入的相对变化量与相应的输出相对变化量之比的百分数，其表达式为：在单元组合仪表中，由于变送器和调节器的信号都采用统一的标准，上式可简化为：
2.比例控制规律比例度不同比例度下，偏差与调节器输出间的关系如图所示。比例度示意图比例控制的优点：反应快，控制及时。有偏差信号输入时，输出立刻与它成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用越强。比例控制的缺点：不能消除余差。
2.比例控制规律比例度对过渡过程的影响比例度对控制过程的影响如图所示。由图可见，比例度δ越大（即Kp越小），过渡过程曲线越平稳，但余差也越大。比例度越小，则过渡过程曲线越振荡。比例度对过渡过程的影响
3.积分控制规律积分控制规律的特点比例控制的结果不能使被控变量回到给定值而存在余差，控制精度不高。当工艺条件要求有较高的控制精度时，就需要在比例控制的基础上，增加能消除余差的积分控制作用。积分控制简称I。
3.积分控制规律积分控制规律的特点积分控制作用的输出变化量Δp与输入偏差e的积分成正比，即或 从式中，可以看出，只要偏差存在，调节器就一直有控制输出。积分控制特性
3.积分控制规律比例积分控制规律积分控制输出信号的变化速度与偏差e及Ki成正比，而其控制作用是随着时间积累才逐渐增强的，所以控制动作缓慢，会出现控制不及时，当对象惯性较大时，被控变量将出现大的超调量，过渡时间也将延长，因此常常把比例与积分组合起来，这样控制既及时，又能消除余差，比例积分控制规律可用下式表示：
3.积分控制规律比例积分控制规律（a）表示Ti过小，积分作用很强，余差消除能力很强，但过程振荡剧烈，稳定性下降；（b）表示Ti适当，过程结束快，余差消除好；图中表示在同一放大倍数下积分时间Ti对过渡过程的影响。积分时间对过渡过程的影响
3.积分控制规律比例积分控制规律（c）表示Ti过大，积分作用不明显，余差消除很慢；（d）表示Ti趋于无穷大，积分作用消失，调节器只剩下比例控制。图中表示在同一放大倍数下积分时间Ti对