关于PID调节器的正反作用的确定
关于PID调节器的正反作用的确定
调节器的正反作用的确定，需要根据实际控制回路和工艺运行要求确定。一下步骤可供参考：
1、根据生产安全和操作运行要求，确定执行单元的正反作用（电开、气开型计为＋，气开、气关型计为－）；
2、根据对象特性，确定调节对象的正反作用。如果阀门开大（此处的“开大”的含义是：阀门的流通面积增加，并非控制信号增大）测量值升高则为＋，反之为－；
3、测量单元的信号特性一般都为＋；
4、根据“闭环回路必须形成负反馈，整个系统才可以处于稳定状态”的原则，我们可以确定调节器的正反作用（调节器的偏差取PV-SV），正作用为＋，反作用计－。
举例：
有一反应釜的液位调节回路，调节阀安装与反应釜的出口。根据工艺生产安全，要求当调节阀气源压力丧失或控制信号丢失，调节阀必须处于全开状态，尽快放空反应釜中的物料，以防止物料凝固。
根据以上要求，我们可以确定：
1、调节阀采用气关阀（或电关型），计为“－”；
2、由于阀门安装于反应釜的出口，阀门通径增大，液位下降，反作用，计为“－”；
3、差压变送的租用形式计为“＋”；
4、将以上三个环节的符号相乘，的符号为“＋”；为使为整个闭环回路形成负反馈即“－”，调节器的作用形式计为“－”，调节器采用反作用。
5、验证：当液位升高（PV-SV值增大），调节器是反作用输出下降，调节阀为气关式信号下降阀门开大，物料流出速度增高，液位下降，液位恢复稳定。
以上举例是单回路，对视实际的复杂回路通过简化同样可以采用此步骤来确定。需要了解详细的说明，可以参考自动控制工程等相关书籍。
调节器正反作用
调节器的正反作用 当PV>SV，MV需要开大时为正作用；反之为反作用； 以上判断是在假设阀门特性后进行的，假设阀门为气开阀或电开阀（正作用），调节器的正反作用由被控对象、负反馈即可判断： 当PV>SV时，MV需开大可知被控对象为负，调节器为正，构成负反馈； 当PV>SV时，MV需关小可知被控对象为正，调节器为负，构成负反馈。 实际完整的判断方法为： 当PV>SV时 调节器 阀门需开大阀门需关小 气、电开阀正作用反作用 气、电关阀反作用正作用 调节器的正反作用设置原理： 实际上，调节器的正反作用通常根据PID控制的闭环回路负反馈的原则设置。 检测仪表×被控对象×调节器×调节阀= 负反馈 （1）现场各种检测仪表一般都认为是正作用的；（不考虑其正反作用） （2）气动调节阀门的正反特性由阀门定位器、执行机构的特性共同组成。
①定位器的正反作用（不考虑其正反作用） 输入信号4mA时输出气压最小，输入信号是20mA时输出气压最大，正作用；反之则为反作用。 从理论上说，智能电气阀门定位器可以调校为正作用或者反作用，但是我们在做回路分析时，我们只是以阀门的特性为研究对象，即根据回路特性确定阀门为正作用或者反作用，如果阀门定位器选择反作用，那么也就意味着阀门的执行机构和阀门结构正反作用要调整，也就是说，阀门从结构上做不到气源故障安全位置。所以说，从实践执行的角度来讲，阀门定位器几乎可以认为永远的正作用，除非使用场合有非常特殊的要求。 ②执行机构的正反作用（需要考虑）： 气源压力由小变大时，阀门由关到开为正作用，反之为反作用。 气开、电开为正；气关、电关为负。 （3）被控对象正反作用（需要考虑）： 当阀门增大时，被控对象也增加为正作用，反之为反作用。 简化后： DCS单回路的调节器的正反作用判定： 被控对象×调节器×调节阀= 负反馈 DCS串级回路副回路的调节器的正反作用判定： 副控对象×调节器×调节阀= 负反馈 DCS串级回路主回路的调节器的正反作用判定： 主控对象×副控对象×调节器= 负反馈
PID调节器的调节过程及其参数的整定方法
摘要 锅炉汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接反映了锅炉蒸汽负荷与给水流量之间的平衡关系。汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在规定的范围内。由于给水系统的复杂性，现有的火电厂全程给水控制采用传统的PID控制，其精确数学模型难以建立，并且系统具有大滞后、时变性等一系列特点，往往难以满足火电机组复杂工况要求，所以许多大型火电厂对现有的全程给水控制提出了优化方案。 本文首先对控制系统进行时域分析，然后介绍PID调节器的调节过程及其参数的整定方法。重点分析了锅炉的给水控制系统，针对汽包水位控制对象的动态特性表现为有惯性、无自平衡能力的特点，采用先进的智能控制算法之一的模糊控制对其进行控制，并利用MATLAB分别对常规PID控制和模糊PID 串级控制进行仿真，结果表明采用模糊PID串级控制方法比常规PID控制方法迟延小、超调量小，使得汽包的动态特性得到优化。 关键词：模糊控制；给水控制；PID控制
Abstract The steam drum water level of boil is important monitoring parameter in a boiler movement, it had reflected indirectly the balance relations between the boiler steam load and the discharge of water. In the steam drum boiler for the water automatic control duty to adapt the boiler transpiration rate for the water volume, maintains the steam drum water level in the stipulation scope. As a result of for the water system complexity, the existing thermoelectric power station entire journey for the water control adopt the traditional PID control, its precise mathematical model establishes with difficulty, when the system has the big lag, denatured and so on a series of characteristics, often with difficulty satisfies the thermal power unit complex operating mode request, therefore many large-scale thermoelectric power stations proposed the optimization plan to the existing entire journey for the water control. First this article has analyzed the time domain of control system, then introduces the PID regulator’s adjustment process and the parameter installation method. And has analyzed great emphasis on the boil for the water control system, the steam drum water control object show the inertia, the non-self regulation ability, uses of a fuzzy control to control it, and separately carries on the simulation using MATLAB to the tradition PID control and the fuzzy PID cascade control, With comparing using the fuzzy PID cascade control method obtain result that is delay slightly, over small, enables the steam drum the dynamic characteristic to obtain the optimization. Keywords: Fuzzy control; For the water control; PID control
调节器正反作用的确定3
1，我记得上学的时候老师教的一个简单办法，不晓得有没有记错，判断副参变动对阀门的影响，可以确定副控的作用方式，再判断主参变动对阀门的影响，确定主控的作用方式，如果副控是正作用，则主控取反。说白了就是分开判断主副控，然后如果副控是正作用，则相应主控取反。 2，主、副调节器正反作用方式的确定 一个过程控制系统正常工作必须保证采用的反馈是负反馈。串级控制系统有两个回路，主、副调节器作用方式的确定原则是要保证两个回路均为负反馈。确定过程是首先判定为保证内环是负反馈副调节器应选用那种作用方式，然后再确定主调节器的作用方式。以图1所示物料出口温度与炉膛温度串级控制系统为例，说明主、副调节器正反作用方式的确定。 副调节器作用方式的确定： 首先确定调节阀，出于生产工艺安全考虑，燃料调节阀应选用气开式，这样保证当系统出现故障使调节阀损坏而处于全关状态，防止燃料进入加热炉，确保设备安全，调节阀的 Kv >0 。然后确定副被控过程的Ko2，当调节阀开度增大，燃料量增大，炉膛温度上升，所以 Ko2 >0 。最后确定副调节器，为保证副回路是负反馈，各环节放大系数(即增益)乘积必须为正，所以副调节器 K 2>0 ，副调节器作用方式为反作用方式。 主调节器作用方式的确定： 炉膛温度升高，物料出口温度也升高，主被控过程 Ko1 > 0。为保证主回路为负反馈，各环节放大系数乘积必须为正，所以副调节器的放大系数 K 1> 0，主调节器作用方式为反作用方式。 3，根据生产工艺安全原则，先确定其开关形式，然后按照被控对象的特性，决定其正反作用；最后遵照组成该系统的三个环节的静态放大系数极性相乘必须为正的原则，决定调节器的正反作用。 具体如下： 先明白被控对象、调节阀、调节器的正、反作用方向是怎样规定的？ 被控对象的正反作用方向规定为：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于正作用；反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于反作用 调节阀的的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为正方向，气关阀为反方向 如果将调节器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其输出也增加的调节器称为正作用调节器；反之，调节器的输出信号随偏差增加而减小的称为反作用调节器 选择调节器的正反作用先做如下两条规定：1.气开调节阀为+A，气关调节阀为-A； 2.调节阀开大，被调参数上升为+B，下降为-B。; 则A.B=+ 时调节器选反作用； A.B=- 时调节器选正作用。
智能PID调节器的使用
课前准备：多媒体课件制作、演示实验设备调试、以4人/小组进行分组。 一、课程导引——调节器的作用 调节器在自动控制系统中的作用——将测量输入信号值PV与给定值SV进行比较，得出偏差e，然后根据预先设定的控制规律对偏差e进行运算，得到相应的控制值，并通过输出口以4～20mA，DC电流（或1～5V，DC电压）传输给执行器。故此，实际调节器均具有一定数量的输入端口和输出端口。另外，在调节器上一般都有测量值、输出值和给定值的显示功能，极大地方便了人们对仪表的调整及系统监控的操作。各类智能PID调节器的功能与结构基本相同，这里我们结合实验装置上所用福建宇光生产的智能PID调节器为例，说明其主要功能、结构和操作方法。 二、产品知识——AI-808人工智能调节器说明书（35分钟）
三、动手实践——智能PID 调节器的参数设置（35分钟） 接下来我们通过实际操作来掌握智能PID 调节器的基本使用。 1、准备工作 （1）按图示联接好线路（应注意到实验线路中将变送器的输出值通过250Ω电阻转换后，以1～5V 电压方式输入到调节器内），检查无误后，给调节器和变送器通上电源。 L 1L 2L 3 N 图1 锅炉液位控制系统图
（2）观察显示屏的数据意义。调节器上方标有PV 字母代表是测量数据，下方是输出值和给定值共用的显示窗口，初始状态显示给定值，按住增加（减少）键，可改变设定值的大小。 2、操作练习 （1）手动/自动切换操作。调节器默认的是自动运行方式，当要进行手动改变输出值时，操作方法： （2）基本参数设置。基本参数的设置内容包括输入输出信号方式、控制方式等，操作方法如下： 无特殊要求时其它参数可采用默认设置。大家试着动一动 四、理论提高——调节器的PID 控制规律（100分钟） 通过刚才训练，大家掌握了调节器的基本操作。但要使调节器发挥合理的调节功能，需设置好调节器的PID 参数。而这必须熟悉调节器的控制规律，在此，我们共同学习这部分知识，之后通过实验进行验证。讲自动控制离不开PID 控制规律，它是适用性最强、应用最广泛的一种控制规律。其本质是对偏差e 进行比例、积分和微分的综合运算，使调节器产生一个能使偏差至零或很小值的控制信号u (t )。 所谓调节器的控制规律就是指调节器的输入e (t )与u (t )输出的关系，即 ()[]t e f t u =)( （1） 在生产过程常规控制系统中，应用的基本控制规律主要有位式控制、比例控制、积分控制和微分控制。本课程主要讲解比例控制、积分控制和微分控制，由于运算方法不同，对控制系统的影响就不一样。这里首先分析一下比例控制规律的作用。 1、比例控制规律 比例控制规律(P)可以用下列数学式来表示： e K u c =? （2） 式中 △u ——控制器输出变化量；
PID调节器说明书
RKC日本理化CD系列PID调节器 在工业生产中,通常需要把某递增物理量(如温度\压力\流量\液位等)维持 在指定的数值上.当这些物理量偏离所希望的给定值时,即产生偏差.PID控制仪根据测时信号与给定值,达到自动控制的效果. 模拟PID 比例运算是指输出控制量与偏差的比例关系.仪表比例参数的设定值越大, 控制的灵敏度越高.例如仪表的比例参数P设定为4%,表示测量值偏离给定值4%时,输出控制量变化100% 积分运算的目的是消除静差.只要在偏差存在,积分作用将控制量向使偏差 消除的方向移动.积分时间是表示积分作用强度的单位.仪表设定的积分时间越短,积分作用越强.例如仪表的积分时间设定为240秒时,表示对固定折偏差,积分作用的输出量达到和比例作用相同的输出量需要240秒 比例作用的积分作用是对控制结果的修正动作,响应较慢.微分作用是为了 消除其缺点而补充的,微分作用根据偏差产生的速度对输出量进行修正,使控制过程尽快回到原来的控制状态,微分时间是表示微分作用强度的单位,仪表设定的微分时间越长,则以微分作用进行的修正越强. 位式PID控制 一般PID控制是把连续的电流或电压输出到操作器对系统进行量化控制.而位式PID控制则是仪表按一定的周期,通过控制接点的通断对系统进行控制.在一个周期内,接点的接通和断开的时间长短反映控制量的大小,操作时为100%时,接点在整个周期内完全接通,操作量为0%时,接点在整个周期内完全断开. RKC型号定义 请参照下列代码表确认产品是否与您指定的型号一致 CD□□□□□□* □□□□ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1、规格尺寸 48*48*100（开口：45*45） 48*96*100（开口：45*92） 72*72*100（开口：68*68） 96*96*100（开口：92*92） 2、控制类型： F：PID动作及自动演算（逆动作）
PID 控制器的正作用与反作用
PID Controller Action: Directing Acting & Reverse Acting Air to open/close valves and direction of control action Control valves come in two sorts: air to open; and air to close. Air to open valves are normally held closed by the spring and require air pressure (a control signal) to open them – they open progressively as the air pressure increases. Air to close valves are valves which are held open by the valve spring and require air pressure to move them towards the closed position. The reason for the two types of valves is to allow fail safe operation. In the event of a plant instrument air failure it is important that all control valves fail in a safe position (e.g. an exothermic reactor’s feed va lves (or, perhaps, just one of the valves) should fail closed (air to open) and its coolant system valves fail open (air to close)). The type of valve used obviously impacts on what a controller has to do – changing the type of valve would mean that the controller would need to move the manipulation in the opposite direction. To simplify things in this course we shall assume that we are always using air to open valves – an increase in control action will cause the valve to open and the flow through it to increase. The other important thing you need to understand is the direction of control action. Consider the system shown in the diagram. PID Controller Action Consider Two cases: 1) Level Controller LC controlling discharge control valve. In this process I have connected a level controller to the bottom valve. For this configuration the controller needs to increase its signal (and hence the flow) when the level in the tank increases. 2) Level Controller LC controlling inlet control valve. In this case the controller needs to reduce the flow when the level in the tank increases. Both configurations are equally capable of controlling the level, but they require the controller to do entirely opposite things. This is what direction of control action involves. A direct acting controller is one whose output tends to increase as the measurement signal increases. A reverse acting controller is one whose output tends to decrease as the measurement signal increases.
PID调节器说明书[2]
一、概述 SLRT系列智能PID调节仪是一种测量调节精度高，功能强的数字显示调节仪，它可为第一流的尖端设备提供优质服务，广泛地用于炼油、化工、冶金、建材、轻工、电子等行业温度、压力、流量、液位的自动检测和自动控制。 二、主要技术指标 1、测量精度：0.3级 2、报警输出：等同测量精度 3、PID无扰动稳态，温度±2℃ 4、变送输出精度：±0.3％FS 负载能力：0-600∩ 5、输入特性要求：0-10mA:500∩、4-20mA:250∩、DC.V:≥200K∩热电偶及DC.mV: ≥10M∩冷端自动补偿精度0-40℃范围内±0.3℃热电阻：三线制输入3×10∩以内完全补偿 6、继电器接点容量：AC220V 7A 7、过零触发式外接可控硅（可控硅小于500A）。 8、供电电源：AC220V±10%、直流DC24V±10%供选择 9、功耗：≤15W 10、工作环境：温度0-50℃、相对温度:＜85%,无腐蚀性气体，无震动场合 11、控制参数：比例带（P）：0-999.9％可调 积分时间（I）：3-9999S可调 微分时间（d）：1-9999S可调 调节周期（t）：1-65S可调 12、可以接受的输入信号： 8种热电偶温度信号：K、E、S、B、J、T、EA、N 5种热电阻温度信号：Pt100、Cu100、Cu50、G53、BA1、BA2 3种线性mV信号：0-20mV、0-100mV、0-500mV 远传压力表等线性电阻信号：0-400∩ 2种线性mA信号：0-10mA、4-20mA 2种线性直流V信号：0-5V、1-5V 三、面板型式 “SET”设定键：在正常运行状态下，按下该键可查看有关设定值的参数，此时上排主显示窗显示参数名称代号，下排付显示窗显示参数值。停止按键1 分钟或同时按下退到正常运行状态。进入设定状态，当显示SP1（第一报警参数）符号时，键入，主显示窗显示“SEL”，辅助显示窗显示“555”.输入象征操作权限的密码后，进入正式设定状态。 “RIGHT”光标键：在设定状态下，每按一次光标键右移一位，如此反复，光标在下排辅助窗口上作周而复始的移动，光标所在的位置为设定操作的有效位置。 “∨”减少键：在设定状态下为减少，每按此键一次。光标位置的数码管减少1个字。在手动状态下按此键为输出减少。 “∧”增加键：在设定状态下为增加，每按此键一次。光标位置的数码管增加1个字。在手动状态下按此键为输出增加。
调节器正反作用确定
调节器正反作用确定 把系统的输出信号直接或经过一些环节引回到输入端的做法叫负反馈。反馈分为负反馈和正反馈。引回到输入端的信号是减弱输入端的作用的，称为负反馈，用“—”表示；引回到输入端的信号是加强输入端的作用的，称为正反馈，用“+”表示。 反馈控制系统的特点：该系统中的控制器是根据被控变量的测量值与设定值的偏差来进行控制的。 控制器正反作用的确定方法有两种：逻辑推理法和方框图法。 所谓方框图法，就是利用控制系统中各环节的符号来确定控制器正、反作用的方法。环节正、负符号的定义是：凡是输入增大导致输出也增大的为“+”，反之为“—”。对于控制系统中的四个环节，一般只需要确定控制阀、被控对象、和控制器三个环节的符号，至于变送器，可不考虑。因为当被控变量增加时，其输出量一般也是增加的，一般都是“+”。 控制阀环节，对于气开式，因为输入增大，输出也增大，所以定义为“+”；气关式定义为“—”。 被控对象环节，只需考虑控制通道输出和输入信号的关系，当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象定义为“+”；反之，定义为“—”。输入量是扰动和操纵变量，输出量是被控变量。 控制器环节，仅考虑以测量值为输入（设定值不变）的环节，即输入增大，输出也增大为“+”，反之为“—”。因为还有一种情况，就是以设定值为输入（测量值不变），此时，则正好相反，给予控制器的正反作用正好相反。 我们可以用表格进行逻辑运算。
环节控制阀被控变量控制器作用方式作用类型+/—+/—+/—正/反
很多人搞不清楚调节器的正反作用，是因为被△偏差的定义给搞糊涂了，我们实际使用中，都是将PV-SP定义为偏差，但是在我们学习的自控理论中，则是将SP-PV定义为偏差，这两个定义刚好相反，业界也一直没有统一，所以大家理解起来当然容易搞混了。 其实这个判别方法很简单，就是不要根据偏差来判断，用测量值PV来判断，测量值越大，调节器的输出值越大，这个调节器就是正作用；反之，测量值越大，调节器输出越小，这个调节器就是反作用。 （此文档部分内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容， 供参考，感谢您的配合和支持）
PID调试步骤(应用最为广泛的调节器控制规律)
PID调试步骤 没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的吗。 为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？ 因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。 由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤： 1．负反馈 自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。 2．PID调试一般原则 a.在输出不振荡时，增大比例增益P。 b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。 c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。 3．一般步骤 a.确定比例增益P 确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。 b.确定积分时间常数Ti 比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID 的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。 c.确定微分时间常数Td 微分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定P和Ti的方法相同，取不振荡时的30%。 d.系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求。 2.PID控制简介 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent
PID调节器
PID调节器 一、设计要求 比例系数、积分时间、微分时间可调，参数自定义。 P、PI、PD、PID可分别设置。 二、设计方案 模拟式PID调节器得电路结构 比例、积分、微分电路经过不同得组合、变换可得到三种不同得结构形式。它们具体如下：结构一:一体式模拟PI D调节电路结构。顾名思义，“一体”即将比例积分微分三者合为一体，用单一结构实现P ID调节功能,其结构限制了其只能实现PID这一单一得调节功能，并且，在调节过程中，无法保证P、I、D调节得独立进行。 结构二:串联式模拟PID调节电路结构。“串联”即将比例电路、比例积分电路、比例微分电路输入与 输出依次串联起来，三者依次作用。其结构形式决定了其输出只能为P、PL PI D运算后得结果。
三、具体电路设计及工作原理说明 该电路分别曲三个模块构成，分别就是比例电路，积分电路，微分电路。三个模块可以分别单独输出或者两两结合，也可以三个模块同时进行输出。 I、比例运算 当J 3、J6断开，J4闭合。J1向上拨接通，J 2向下拨接通时。电路为比例电路。 2、积分电路 当J4、J6断开,J 3闭合。J I、J 5向上接通,J 2任意状态时,电路为积分电路。3、微分电路 当J4、J3断开,J6接通,J5向上接通时，电路为微分电路。 4、比例积分电路 当J3、J6断开J4接通J1向下接通J 6向上接通时，电路为比例积分电路。 5、比例微分电路 当J 3、J6断开,J4接通,J 1、J2、J 5向上接通时，电路为比例微分电路。 6、比例积分微分电路
当J3、J6断开J 4接通,JI. J 5向下接通J2任意状态时，电路为比例积分微分电路。 四、测试结果 1、比例运算 今Oscilloscope-XSCl Q — ey ? 2、积分运算 3、微分运算
调节器正反作用的判定方法(简单好用)
调节器的正反作用的简单判定方法 1、正偏差与负偏差 在自动控制系统中，被调参数由于受到干扰的影响，常常偏离设定值，即被调参数产生了偏差：e=pv-sp 式中：e为偏差；pv为测量值；sp为给定值。习惯上， e>0，称为正偏差；e<0，称为负偏差。 2、调节器的正反作用 对于调节器来说，按照统一的规定，如果测量值增加，调节器输出增加，调节器放大系数Kc为正，则该调节器称为正作用调节器；测量值增加，调节器输出减小，Kc为负，则该调节器称为反作用调节器。 任何一个控制系统在投运前，必须正确选择调节器的正反作用，使控制作用的方向对头，否则，在闭合回路中进行的不是负反馈而是正反馈，它将不断增大偏差，最终必将把被控变量引导到受其它条件约束的高端或低端极限值上。 3、调节器的正反作用的选择原则 闭环控制系统为一般负反馈控制系统 调节器的正反作用的选择原则是保证控制系统为负反馈控制系统，所以，首先应确定控制回路中各环节的符号： 控制参数：控制参数增加时（阀门开大），被控参数增加（液上升），则符号为正，反之为负； 调节阀：当输入信号增加时，开度增加（气开阀），则符号为正，反之为负（气关阀）； 变送器：输入变量增大（如液位升高），输出信号也增大（如毫安信号变大）则为“+”，否则为“-”。 将对象符号与调节阀符号相乘，同号相乘等于“+”，异号相乘等于“-”（例如：“+”x“+”=“+”，“+”x“-”=“-”，“-”x“-”=“+”），调节器的正负与相乘的符号相反，这是单回路的选择，复杂回路可按照上述方法确定。
例如：调节器的正反作用指输入增加输出也增加为正做用（+），输入增加输出减少为反作用（-）。 1、根据工艺对象的控制特点判定，如容器采用进口阀门控制液位，阀门开大液位上升，则控制对象的特性为A为“+” ，若是出口阀门，阀门开大液位下降A 取“-”。本例中选出口阀，阀门开大液位下降A取“-”。 2、根据工艺状况确保安全第一的前提，选择合适的阀门气开（B取+）还是气关（B取-），设计院一般已确定阀门的作用。如本例中选气关（B取-）。 3、变送器：输入变量增大，液位升高，输出信号也增大，毫安信号变大，则C 为“+”。 3、最后根据闭环控制都是负反馈，所以 A*B*C =正，取反后为负，由此可以方便的判断出调节器是选反作用。 但有些人不根据工艺要求选阀，虽然可以通过1、组态中增加有反相器2、阀门的凸轮选择了反装，至使气关阀实际动作是控制输出信号增大，定位器输出是减小阀门打开而不是关闭。但这样做阀门不能保证在气源故障时处于安全状态，建议更换阀门，保证设备的安全，设计人员设错了，及时沟通改正，避免在现场调试时出现事故 如果是串级控制回路，如图所示，它是一个加热炉出口温度对阀后压力的串级调节系统。当燃料气压力变化时，副调节器动作使压力保持恒定，克服其可能给出口温度来的波动。当出口温度变化时，温度调节器发出信号，改变副调节的给定，加减燃料量维护出口温度的稳定。调节作用判定如下：
调节器的PID参数整定(精)
调节器的PID参数整定 临界比例带法 临界比例带法，是过去应用较广的一种整定参数的方法，它的特点是，可以不需要求得被控制对象的特性，而直接的闭合的控制系统中进行整定。 如果一个自动控制系统，在外界干扰作用后，不能回复到稳定的平衡状态，也不发散，而是产生一种等幅的震荡，这样的控制过程，称为临界震荡过程，如图所示，图中TK是被控参数，Y的临界周期TK，被控参数处于临界震荡过程时，调节器的比例带称为临界比例带PK。 临界比例带法整定调节器参数是在纯比例作用下，在闭合控制系统中，从大到小逐步改变调节器的比例带P(%)，以便得到上述的临界震荡过程，然后，确定临界比例带PK和临界周期TK的数值，根据表4-1所例的经验公式，计算出各类调节器相应的各个特性参数值。
具体步骤如下 ①．先通过手动操作器，使工艺状态稳定一段时间。 ②．调节器除比例作用外，其他的控制都切除（积分时间，放在最 大。微分时间放在零处） 3.改变调节器的比例带，先是逐步减小调节器的比例带，细心观察输出电流和控制过程的变化情况，如果控制过程是衰减的，则把比例带连续放小，如果控制过程是发散的，则把比例带放大，直接持续4-5次等幅震荡为止，此时的比例带就是临界比例带pk，来回震荡一次的时间，亦即从震荡的一个顶点到相邻同期的第一个顶点所需要的时间（分）就是临界周期Tk。 4.有3pk和Tk，就可以根据表4-1的经验公式，求得各类调节器的各
个参数p。. Td值。 5，求得具体数值后，先把比例带放在比计算值大一些的数值上，然后把积分时间放到求得的数值上，如果需要，再放上微分的时间，最后把比例减少到计算值上。 二．衰减曲线法 衰减曲线法是在总结临界比例带法和其它一些方法的基础上，经过反复实验后提出来的，这种方法，不需要进行大量的凑式，也不需要得到临界震荡过程，而直接求得调节器的比例带，这种方法有两种，一种是4：1衰减曲线法，一直是10：1衰减曲线法，下面着重介绍4：1衰减曲线法。 大家都知道纯比例作用下的一个自动控制系统，在比例带逐步减少的过程中就会出现如图4-25所示的控制过程，这时控制过程的比例带称为4：1衰减比例带Ps，两个相邻波峰之间的时间称为为4：1衰减TS，4：1衰减曲线法，就是要在纯比例作用下的闭合控制系统中求得Ps。TS，从而计算出来P。T及Td，具体整定步骤如下。 1.熟悉感应卡、工艺流程，了解操作指标，掌握控制系统的组成。 2.把积分时间放到最大，微分时间放到零，待控制系统稳定后，逐 步减少比例带，观察输出电流和控制过程的波动情况，直到出现4：1的衰减过程为止，记下4：1的衰减比例带Ps和操作周期TS 3.根据Ps和TS按照表4-2所列的经验公式，求得各类调节器的相 应参数的具体数值。 4.先把比例带放到一个比计算值大一点的数值上，然后放上积分时
模拟电路PID调节器要点
实验开放课题结题报告设计课题：PID调节器的设计 专业班级：04电子科学与技术 学生姓名：骆炳福何青丽冯立平 指导教师：曾祥华 设计时间：2006年8月10日
题目：PID调节器的设计 一、设计任务与要求 1.设计一个负反馈放大电路 2.能实现比例运算电路、积分电路和微分电路的功能 二、方案设计与论证 设计一个PID调节器，PID控制器就是根据系统的误差利用比例积分微分计算出控制量，比例积分微分（PID）控制包含比例（P）、积分（I）、微分（D）三部分，实际中也有PI和PD控制器。 上图中给出了一个PID控制的结构图，控制器输出和控制器输入（误差）之间的关系在时域中可用公式表示如下：
公式中表示误差、控制器的输入，是控制器的输出，为比例 系数、积分时间常数、为微分时间常数。式又可表示为： 公式中和分别为和的拉氏变换，， 。、、分别为控制器的比例、积分、微分系数。 三、单元电路设计与参数计算 分析：上面电路中的输入支路和反馈支路中都有电阻、电容元件，因此直接在时域里求出输出与输入的关系比较困难。如果先在S域里求出电路的传递函数（即输出与输入的关系），再利用拉氏反变换得到时域里的输出与输入的关系，这样就比较容易些。 设
由图可知 在对上式进行拉氏反变换，因S表示微分，1/S表示积分。S 一次方表示微分一次，二次方表示微分两次，S负一次方表示积分一次，负两次方表示积分两次。因此式中的第一、第二项表示比例运算，第三项表示微分运算，第四项表示积分运算，所以 上述电路的输出输入关系为比例-积分-微分运算，又称为PID运算。在自动控制系统中经常用作为 PID调节器。 四、总原理图及元器件清单
PID调节器的认识及应用
PID调节器的认识及应用 PID是比例、积分、微分的简称，PID控制的难点不是编程，而是控制器的参数整定。参数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义，PID控制的原理可以用人对炉温的手动控制来理解。阅读本文不需要高深的数学知识。 1．比例控制 有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温，可以获得非常好的控制品质，PID 控制与人工控制的控制策略有很多相似的地方。 下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。假设用热电偶检测炉温，用数字仪表显示温度值。在控制过程中，操作人员用眼睛读取炉温，并与炉温给定值比较，得到温度的误差值。然后用手操作电位器，调节加热的电流，使炉温保持在给定值附近。 操作人员知道炉温稳定在给定值时电位器的大致位置（我们将它称为位置L），并根据当时的温度误差值调整控制加热电流的电位器的转角。炉温小于给定值时，误差为正，在位置L的基础上顺时针增大电位器的转角，以增大加热的电流。炉温大于给定值时，误差为负，在位置L的基础上反时针减小电位器的转角，并令转角与位置L的差值与误差成正比。上述控制策略就是比例控制，即PID控制器输出中的比例部分与误差成正比。 闭环中存在着各种各样的延迟作用。例如调节电位器转角后，到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的时间延迟。由于延迟因素的存在，调节电位器转角后不能马上看到调节的效果，因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。 比例控制的比例系数如果太小，即调节后的电位器转角与位置L的差值太小，调节的力度不够，使系统输出量变化缓慢，调节所需的总时间过长。比例系数如果过大，即调节后电位器转角与位置L的差值过大，调节力度太强，将造成调节过头，甚至使温度忽高忽低，来回震荡。 增大比例系数使系统反应灵敏，调节速度加快，并且可以减小稳态误差。但是比例系数过大会使超调量增大，振荡次数增加，调节时间加长，动态性能变坏，比例系数太大甚至会使闭环系统不稳定。 单纯的比例控制很难保证调节得恰到好处，完全消除误差。 2．积分控制
PID调节器的作用及其参数对系统调节质量的影响
实验: PID调节器的作用及其参数对系统调节质量的影响 一.实验目的: 1.了解和观测PID基本控制规律的作用，对系统动态特性和稳态特性及稳 定性的影响。 2.验证调节器各参数(Kc，Ti，Td), 在调节系统中的功能和对调节质量的 影响。 二. 实验内容: 1.分别对系统采取比例(P)、比例微分(PD)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID) 控制规律，通过观察系统的响应曲线，分析系统各性能的变化情况。 1.观测定值调节系统（扰动作用时）在各调节规律下的响应曲线。 2.观测调节器参数变化对定值调节系统瞬态响应性能指标的影响。 三. 实验原理: 参考输入量（给定值）作用时，系统连接如图（1）所示: 图（1） 图（2） 四. 实验步骤: 利用MATLAB中的Simulink仿真软件。 l. 参考实验一，建立如图（2）所示的实验原理图；
2. 将鼠标移到原理图中的PID模块进行双击，出现参数设定对话框，将PID 控制器的积分增益和微分增益改为0，使其具有比例调节功能，对系统进行纯比例控制。 3. 单击工具栏中的 图标，开始仿真，观测系统的响应曲线，分析系统性 能；调整比例增益，观察响应曲线的变化，分析系统性能的变化。 4. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例微分控制，观测系统的响应曲线， 分析比例微分控制的作用。 5. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例积分控制，观测系统的响应曲线， 分析比例积分控制的作用。 6. 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例积分微分控制，观测系统的响应曲线，分析比例积分微分控制的作用。 (1) P=1,I=0,D=0 (2) P=0.618,I=0,D=0 (3) P=0.618,I=0.1,D=0 (4) P=0.618,I=1,D=0
PI调节器
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。
为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 PID是比例,积分,微分的缩写.比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI 调节器或PID调节器。微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器