控制仪表与计算机控制装置-模拟控制器工作原理.ppt
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1、1,2.2. 模拟控制器,控制器的功能,基本构成环节的特性,DDZ型电动调节器,微分先行PID运算电路分析,2,2.2.1.控制器的功能,控制器的作用是对测量信号与给定值相比较所产生的偏差进行PID运算,并输出控制信号至执行器,(1)偏差显示,(2)输出显示,(3)提供内给定信号及内、外给定的选择,(4)正、反作用的选择,(5)手动操作与手动/自动双向切换,(6)附加功能:抗积分饱和、输出限幅、输入报警、 偏差报警、软手动抗漂移、停电对策和零启动等.,3,2.2.2.基本构成环节的特性,电阻R 气阻R (a) 固定电阻 (a)固定气阻 (b) 可调电阻 (b)可调气阻 关系式 R=U/I 关系
2、式 R=P/M 传递函数 U(s)/I(s)=R 传递函数 R=P(s)/M(s) 式中 U电阻两端电压; 式中 P气阻两端压降 I流过电阻的电流。 M气体的质量流量,模拟控制器都是由各种放大器和由电(气)阻、电(气)容构成的基本环节组合而成.,4,基本元件,电容C 气容C (a)固定电容 (b)可变电容 a)固定气容 (b)可变气容 关系式: 关系式: 传递函数: 传递函数: 式中:q电容中的电荷量; 式中:m气容中的气体质量 iC流过电容的电流; M气体的质量流量; UC电容两端的电压。 PC气容中的压力。,5,比例环节,6,积分环节,7,微分环节,8,2.2.3.DDZ型电动调节器,DD
3、Z型调节器有两种:全刻度指示调节器和偏差指示调节器,它们的结构和线路相同,仅指示电路有些差异。这两种基型调节器均具有一般调节器应具有的对偏差进行PID运算、偏差指示、正反作用切换、内外给定切换、产生内给定信号、手动/自动双向切换和阀位显示等功能。 在基型调节器的基础上,可附加某些单元,如输入报警、偏差报警、输出限幅单元等。也可构成各种特种调节器,如抗积分饱和调节器、前馈调节器、输出跟踪调节器、非线性调节器等以及构成与工业计算机联用的调节器,如SPC系统用调节器和DDC备用调节器。,9,基型调节器的构成,基型调节器线路原理图,10,基型调节器的构成方框图,输入电路,PD电路,PI电路,输出电路,
4、硬手操电路,软手操电路,11,基型调节器的电路分析输入电路,输入电路是偏差差动电平移动电路,它的作用 :一是偏差检测与放大;二是电平移动 。,输入电路原理图, 是为了消除集中供电引入的误差。, 是为了保证运算放大器的正常工作,输入电路原理图采用这种电路形式有如下两个目的 :,12,共模输入电压UC 利用迭加定理和差动输入运算放大器电路 输出与输入的关系式, 对于测量信号Ui ,则有 对于给定信号Us ,则有 上述关系式表明: a) 输出信号Uo1 仅与测量信号Ui和给定信号Us差值成正比,比例系数为-2,而与导线电阻上的压降Ucm1和Ucm2无关。 b) 把以零伏为基准的、变化范围为15V的输
5、入信号,转换成以UB (10V)为基准的、变化范围为08V的偏差输出信号V01。,13,(2) 比例微分电路,比例微分电路的作用是对输入电路的输出信号V01进行比例微分运算,整机的比例度和微分时间通过本电路进行调整。 无源比例微分电路的传递函数为:,14,同相端输入运放电路的传递函数为: 比例微分电路的传递函数为:,15,在阶跃输入信号下,比例微分电路输出的时间函数表达式为:,比例微分电路,16,PD电路的定性分析,在t=0+ ,由于电容CD上的电压不能突变 ,所以UT(0+)=U01 t0, CD两端的电压按指数规律不断上升故UT按指数规律不断下降 当充电过程结束时,UCD= UR11 UT
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