调节器正反作用的确定3
调节器的调节规律
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调节器 P P= f（e） e>0，P>0，正作用调节器； e>0，P<0，反作用调节器。 比例P 三种基本调节规律 积分I 组成5种实用调节规律： 微分D 双位调节规律、比例调节规律P、比例积分 调节规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分 微分调节规律PID。
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式中：e是被控量的变化量（偏差值）； x max 是被控量允许变化的最大范围； P是调节器输出的变化量； Pmax是调节器输出的工作范围。
R
P max x max
• R是量程系数，对于指定的调节器，R为 常数；对于单元组合仪表，因采用统一 的标准信号，R=1，则PB=1/KP×100%。 • 显然比例带PB与比例系数成反比。
二、实例分析：
• 三、特点： • 被控参数不可能稳定在某一数值， 只能在给定值上、下作小范围的等 幅振于允许被调参数以一定幅 度上、下波动，且被控对象的时间 常 数较大，滞后时间较小的场合。
§4—2 比例调节规律
• 一、概念：调节器的输出P与偏 差输入e 成正
比。P=KP×e， KP为调节器的比例系数。 • e P • t t
e
§4—1双位调节规律
• 一、概念： • 调节器的输出只有两个状态，它不能 使被控参数稳定在某个值上。 • 当被控参数下降到下限值时，调节器 的输出接通电机电源使电机转动或使 电 磁阀通电阀门全开。 • 当被控参数上升到上限值时，调节器 的输出使电机断电停转或使电磁阀断电 阀门全关。 • 当被控参数在上、下限之间变化时， 调节器的输出状态不变。
4、比例带对系统过渡过程的影响：
• 四、特点：
• （1）调节及时，且调节器的调节量随 偏差增大以及比例系数增大而增大。 • （2）一般调节完毕，会有静差出现。
调节器及调节作用规律
K p测
K F测 l2 F反 l3
F为波纹管的截面积，两者一般相等
l为力臂，一般固定不变
K为负数—负作用（作用方式）
§1-3-2 比例作用规律
DLMU
K F测 l2 F反 l3
如何调整比例带（比例系数）？
改变反馈力臂的长度，来调整比例系数（K比例带PB）， 实物上通过比例带旋钮可以左右移动反馈波纹管的位置来实 现。
微分阀Rd开度越大，微分消失得越快，即微分时间Td 越 短，微分作用越弱；反之亦然。
当微分消失后，调节器的输出大小与偏差成比例，比例 作用的强弱由负反馈波纹管的位置进行调整。
§1-3-3 比例微分作用规律
DLMU
小结
1、微分作用具有超前调节的功能，输出减小的过程即为微分 消失过程；
2、微分作用不能单独用作调节器，一般与比例或者比例积分 一起构成PD或者PID调节器；
Company name
调节器及调节作用规律
轮机自动化教研室
DLMU
引言
r(t)
+-
e(t) 调节器
p(t)
b(t)
执行 q(t) 机构
测量 单元
f(t)
控制 y(t) 对象
DLMU
引言
– 系统为偏差驱动 – 调节器的输入是被控量的偏差值 – 调节器的输出是控制量 – 可看作一个对象或环节 – 调节器的作用规律：
§1-3-2 比例作用规律
DLMU
2、比例带δ（或 PB）：是指调节器的相对输入量与相对输出 量之比的百分数.
PB( ) e / X imax 100% X Omax e 100 R 100%
p / X O max
过程控制重点
自动化仪表与过程控制复习资料1、过程控制的特点？答：①对象复杂②对象存在滞后③ 对象特性具有非线性④控制系统复杂2、过程控制系统的3个主要发展阶段答：①仪表自动化阶段②计算机控制阶段③综合自动化阶段3、过程控制系统的基本组成答：①被控对象②传感器和变送器③控制器（调节器）④执行器⑤控制阀4、定值控制系统、随动系统、程序控制系统的定义答：①定值控制系统：设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统。
②随动系统：设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系统的输出（被控变量）随之而变化。
③程序控制系统：设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化。
5、递减比（衰减比）、超调量、过渡过程时间、静态偏差、相应曲线评价准则（IAE/ISE/ITAE ）。
答：（1）递减比：根据实际操作经验，为保持足够的稳定裕度，一般希望过渡过程有两个波左右，与此对应的衰减比在4:1到10:1的范围内。
（2）超调量：最大动态偏差占设定值的百分比称为超调量。
（不能过大）（3）过渡过程时间：原处于平衡的控制系统受扰动后，由于系统的控制作用，被控量过渡到被控量稳态值的2％～5％时，达到新的平衡状态所经历的时间，也称为过渡过程时间、稳定时间。
（4）静态偏差：过渡过程结束，设定值与被控参数的稳态值之差。
（5）相应曲线评价准则：误差积分IE （不合理）；绝对误差积分IAE （公认，常用）；平方误差积分ISE （抑制大误差）；偏差绝对值与时间乘积积分（ITAE ）（抑制长时间过渡过程）。
1、量程调整的目的：使变送器的输出信号上限值与测量范围的上限值相对应。
量程调整相当于改变变送器的输入输出特性的斜率，也就是改变变送器输出信号y 与输入信号x 之间的比例系数。
2、零点调整和零点迁移：零点调整使变送器的测量起点为零，而零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值（正值或负值）。
测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移；反之称为负迁移。
调节器的作用规律
第3节调节器的调节规律调节器输入是被控量的e ，调节器的输出是控制量P，作用规律为P= f（e）。
根据调节器的输出变化方向分类：e>0，P>0，正作用调节器；e>0，P<0，反作用调节器。
比例P三种基本调节规律积分I 组成5种实用调节规律：微分D双位调节规律、比例调节规律P、比例积分调节规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分微分调节规律PID。
第3节调节器的调节规律•调节器输入是被控量的e ，调节器的输出是控制量P，作用规律为P= f（e）。
•根据调节器的输出变化方向分类：•e>0，P>0，正作用调节器；•e>0，P<0，反作用调节器。
•比例P•三种基本调节规律积分I 组成5种实用调节规律：•微分D•双位调节规律、比例调节规律P、比例积分调节规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分微分调节规律PID。
一、双位调节规律•一、概念：•调节器的输出只有两个状态，它不能使被控参数稳定在某个值上。
•当被控参数下降到下限值时，调节器的输出接通电机电源使电机转动或使电磁阀通电阀门全开。
•当被控参数上升到上限值时，调节器的输出使电机断电停转或使电磁阀断电阀门全关。
•当被控参数在上、下限之间变化时，调节器的输出状态不变。
1.辅锅炉浮子式水位控制系统图1.12 浮子式水位双位调节器❖❖画出了采用浮子式对锅炉水位进行双位控制的原理图。
在锅炉外面的浮子室有气管和水管分别与锅炉的汽空间和水空间相通，故浮子室内水位与锅炉水位一致。
浮子与水位同步变化，浮子杆绕枢轴4转动，通过上、下锁钉5带动调节板3转动，调节板右边磁铁也跟随着转动，当水位达到上限值附近时，浮子杆与上面的销钉相接触，并带动调节板及永久磁铁12绕枢轴4顺时针转动，使磁铁12转至与同极性永久磁铁6在同一直线上时，由于同极性互相排斥，永久磁铁6立即被向上弹开，动触头11立即与静触头7断开，切断电机电源，给水泵停转，停止向锅炉供水。
重大《自动化仪表及过程控制习题及思考题》
《自动化仪表与过程控制》习题及思考题习题一1、设有一温度测量仪表，量程为0o c~1100 o c ，精度为0.5级，试求该仪表允许的最大绝对误差、分格值的下限值和灵敏限的上限值？2、为什么热电偶测温时要进行冷端温度补偿？如何进行补偿？3、用热电偶测温时，为什么要用补偿导线？补偿导线能起冷端温度补偿的作用吗？4、用镍铬-镍硅（分度号：K ）热电偶工作时，冷端温度T 0=30 o c ，测得热电偶的电势：E （T ，T 0）=39.29mv ，求被测介质的实际温度？5、热电偶冷端温度补偿桥路如下图所示。
已知120.5I I mA ==，热电偶为镍铬-铜镍热电偶。
试求补偿电阻cu R 在基准温度0020T c =时的阻值。
习题二1、已知铂铑-铂、铜-康铜热电偶具有下图所示温度特性，其中1234K K K K <<<，试设计一个非线性反馈电路，并简述其工作原理。
)i2、DDZ-Ⅲ型热电阻温度变送器的线性化器原理图及热电阻非线性特性如下两图所示。
求t i 与t R 的关系表达式，并简述其线性化原理.3、有两只DDZ-Ⅲ型温度变送器，一只变送范围为01000c ，另一只变送范围为01500c ，这两只表的精度等级均为0.5级，若用这两只表去测量00500~1500c c的温度，试问用哪只表测量时误差小些？（配合热电偶使用）习题三1、什么是绝对压力、表压力和真空度？其关系如何？2、为什么一般工业上的压力计都做成测表压或真空度，而不做成测绝对压力的形式？3、某压力表的测量范围为0~1Pa ，精度等级为1级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？若采用标准压力计来校验该压力表，在校验点为0.5Pa 时，标准压力计的读数为0.508Pa ，试问被校压力表在这一点是否符合1级精度？为什么？4、若测量某容器压力，工艺要求压力为：1.50.05MPa ±,现可供选择的弹簧管压力表的精度有：1.0、1.5、2.5、及 4.0，可供选择的量程有：0~1.6，0~2.5，及0~4.0（MPa ），试选择弹簧管压力表的量程及精度等级？5、现有一只测量范围在0~1.6MPa ，精度为1.5级的普通弹簧压力表，校验后，bR t1006、液位检测系统如图所示。
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。
过程控制与自动化仪表课后题及答案
1、调节器正反作用方式的定义是什么？在方案设计中应该怎样确定调节器的正反作用方式？P157-P158答：（1）当被控过程的输入量增加（或减小）时，过程的输出量（即被控参数）也随之增加（或减小），则称为正作用被控过程，反之称为反作用被控过程；（2）①首先根据生产工艺要求及安全等原则确定调节阀的气开、气关形式，以确定Kv的正负；②然后根据被控过程特征确定其属于正、反哪种类型，以确定Ko的正负；③最后根据系统开环传递函数中各环节静态增益的乘积α必须为正这一原则确定调节器Ko的正负，进而确定调节器的正反作用类型。
2、P、I、D调节规律各有何特点？P152答：P调节（比例调节规律）特点：1)有差调节，不可避免地存在稳态误差：2)稳态误差随比例度的增大而增大；；3)不适用于给定值随时间变化的系统；4)增大Kc，不仅可以减小稳态误差，还可以加快响应速率I调节（积分调节规律）特点：1)可以提高系统的无差度，也即提高系统的稳态控制精度：2)过渡过程变化相对缓慢，系统的稳定性差D调节（微分调节规律）特点：1)单纯的微分调节器是不能工作的；2)能预测偏差变化趋势，防止系统被调量出现较大动态偏差；3、调节器的参数有哪些工程整定方法？各有什么特点？P159答：（1）反应曲线法，临界比例度法，衰减曲线法（2）特点：a)反应曲线法是一种开环整定方法，是得到被控过程的典型参数之后，再对调节器参数进行整定的；b)临界比例度法是一种闭环整定方法，不需测试动态特征，方便简洁，使用方便；c)衰减曲线法与临界比例度法类似，都是依赖系统在某种运行状况下的特征信息对调节器进行参数整定的，无需单据被控的数学模型，但不同的是无需出现等幅振荡过程4、微分控制为什么不能单独作用调节规律？P154答：因为任何实际的调节器都有一定的不灵敏区（或称死区），在不灵敏区内，当系统的输出产生变化时，调节器并不动作，从而导致被调节的偏差有可能出现相当的数值而得不到校正5、控制方案确定中为了减小或消除控制通道中纯时延时对系统控制品质不良影响，怎样设计一种补偿措施？答：在系统设计时，应使控制通道的时间常数To既不能太大也不能太小。
调节器正反作用的选择
调节器正反作用的选择FC的阀一般用反作用，FO的阀用正作用对于（定值或随动）调节系统来说，整个调节回路必须处于负反馈才能正确构成；在调节回路中的各个环节参数的传递有的成正比（正作用）有的成反比（反作用），以一个简单液位调节系统举例：.调节阀装在入口开阀使液位上升是正作用，调节阀装在出口开阀使液位下降是反作用；信号增加阀门（假设带定位器）开大是正作用，信号增加阀门关闭是反作用；（这里不是指正作用阀和反作用阀）液位上升时测量信号增大是正作用，液位上升时测量信号减小是反作用；.各个环节的正正反反相互叠加抵消后，调节回路处于负反馈就能够工作；如果调节回路处于正反馈就必须通过调节器增加一个“反”，使调节回路处于负反馈。
.叠加方式为：顺着参数（信号）传递通道依次叠加，正正得正，正反得反，反正得反，反反得正，直到传递回路闭合。
.例如：简单液位调节系统，调节阀装在入口，调节阀气开，定位器反作用则：液位上升变送器输出上升（正），变送器输出上升调节器输出上升（正，叠加后仍为正），调节器输出上升定位器输出下降（反，叠加后为反），定位器输出上升（设调节器为正作用）调节阀开度上升（正，叠加后仍为反），调节阀开度上升液位上升（正，叠加后仍为反，），此时回路闭合，系统为负反馈，调节器定为正作用可以工作。
若上例中调节阀改为气闭或者定位器改为正作用，叠加的结果为正，调节器定为反作用；若上例中调节阀改为气闭同时定位器改为正作用，叠加的结果为反，调节器定为正作用；一般来说，由于被调参数经测量到调节器的叠加结果大多是“正”，如果调节器输出增加会使被调参数增加（正）系统处于正反馈，需要将调节器置于反作用；如果调节器输出增加会使被调参数下降（正）系统已经处于负反馈，需要将调节器置于正作用。
其实按不讲道理的说法就是：如果调节器输出增加会使指示上升就置反作用，反之为正作用。
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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。