工业自动化控制系统的简介和发展
工控系统发展历程简述

工控系统发展历程简述工控系统是指用于监视和控制工业过程的计算机系统,它将传感器、执行器、控制器和网络等设备连接起来,实现对工业生产过程的自动化控制。
工控系统的发展历程可以追溯到20世纪40年代的自动化控制。
20世纪40年代至60年代,随着计算机技术的发展和应用,工业自动化开始兴起。
这一时期主要是以逻辑控制器(PLC)为核心的控制系统,PLC能够根据预设的逻辑程序对生产过程进行控制。
此时的工控系统主要以硬连线为主,控制器和执行器的连接直接通过硬电缆完成。
进入70年代,随着微电子技术的进步,计算机成为工业自动化领域中的关键设备。
工控系统开始使用分散式控制器(DCS)和远程输入输出(RIO)模块,实现了控制器和执行器之间的远程通信和数据交互。
此时的工控系统开始实现了分层架构,可以对多个工艺过程进行集中控制。
80年代至90年代,工控系统得到了进一步的发展。
随着计算机网络的普及和应用,工控系统开始采用以太网作为通信手段,实现了工控网络的建立。
这一时期,工控系统实现了更高级的控制策略,如模糊控制和遗传算法等,提升了控制系统的性能和精度。
进入21世纪,工控系统开始朝着更加智能化、数字化和网络化发展。
工业互联网的概念提出,工控系统开始采用云计算、大数据和物联网等新技术,实现工业设备的远程监控和管理。
此时的工控系统不仅能够实时采集和处理传感器数据,还可以通过云平台进行数据分析和优化控制。
随着工业自动化的发展和应用,工控系统在各个行业的应用越来越广泛。
例如,工控系统在汽车制造业中实现了自动化生产线的建立和运营;在能源领域,工控系统实现了电力、石油和天然气等资源的有效利用和控制;在化工行业,工控系统实现了化工生产的安全和高效。
总的来说,工控系统在过去几十年中经历了从硬连线控制到分散控制再到网络控制的发展过程。
随着计算机技术、网络技术和传感器技术的不断进步,工控系统将会越来越智能化、数字化和网络化,为工业生产带来更高效、安全和可持续的发展。
PLC发展历史

PLC发展历史PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于工业自动化控制的电子设备。
它可以接收输入信号并根据预设的程序进行逻辑运算和输出控制信号,以实现自动化过程控制。
PLC的发展历史可以追溯到20世纪60年代,以下是PLC发展历史的详细描述。
1. 早期自动化控制系统20世纪早期,工业生产过程主要依靠机械设备和电气元件进行控制。
然而,这种控制方式存在许多局限性,包括不灵便、难以维护和调整等问题。
为了解决这些问题,工程师们开始研究并开辟一种更灵便、可编程的自动化控制系统。
2. 发展初期20世纪60年代初,PLC的雏形开始浮现。
当时,计算机技术的进步为PLC的发展提供了基础。
最早的PLC由可编程记忆器和逻辑运算单元组成,用于控制离散工业过程。
这些早期的PLC主要用于汽车工业和创造业的控制系统。
3. 发展成熟期20世纪70年代,PLC的发展进入成熟期。
随着集成电路技术的发展,PLC的体积变小,功能更加强大。
此时,PLC已经可以处理更复杂的控制任务,并具备了更多的输入输出接口。
PLC的应用范围逐渐扩大,涉及到更多的行业和领域。
4. 技术革新20世纪80年代,随着计算机技术的不断进步,PLC的性能和功能得到了进一步提升。
微处理器的应用使得PLC的运算速度更快,存储容量更大。
同时,PLC 的编程环境也得到了改善,使得工程师们能够更方便地编写和调试PLC的程序。
5. 网络化和智能化20世纪90年代,PLC开始向网络化和智能化方向发展。
PLC与其他设备的通信变得更加方便,可以通过网络进行远程监控和控制。
此外,PLC还具备了更强大的数据处理和故障诊断能力,能够更好地满足工业自动化的需求。
6. 现代PLC进入21世纪,PLC已经成为工业自动化领域中不可或者缺的设备。
现代PLC 具备了更高的性能、更丰富的功能和更强的可靠性。
PLC系统不仅可以控制生产过程,还可以进行数据采集、分析和优化。
此外,PLC还能够与其他智能设备和系统进行无缝集成,实现更高效、更智能的工业自动化控制。
工业控制系统的概念和发展历程

工业控制系统的概念和发展历程随着现代工业的不断发展,工业控制系统也日益成熟,成为促进现代工业生产的基石之一。
工业控制系统是通过对工业生产过程的监测、测量和调节,实现生产线的运作稳定和自动化的一种技术体系。
在这篇文章中,我们将探讨工业控制系统的概念和发展历程。
一、工业控制系统的概念工业控制系统是一种通过对生产线的监测、测量和调节,实现生产线功能稳定和自动化的一种技术体系。
其中,“监测”是指通过各种传感器等技术手段,对生产过程中的关键参数进行监测、采集和记录,以实现对生产过程的全面了解;“测量”是指对监测数据进行处理,比如数据存储、分析、过滤等,在此基础上得到判断的量;而“调节”则是利用控制器等设备对监测和测量数据进行处理,以实现对生产过程的控制和调节。
工业控制系统的基本因素是传感器、控制器和执行器。
传感器负责监测各项参数的变化,如温度、压力、湿度等;而控制器则是对传感器监测的数据进行处理和判断,以实现对生产过程的调节和控制,最终以执行机构的形式改变生产过程中的各种因素,以达到预定目标。
二、工业控制系统的历史发展工业控制系统的发展可以追溯到19世纪末期。
当时发明了一种叫做“沙尔顿水银控制器”的装置,它通过调节蒸汽压力控制溶液的温度和浓度,实现工业生产过程的稳定。
这一技术的出现标志着现代工业控制系统的起点。
20世纪初,随着电气技术的进步和应用,电气控制系统开始普及。
电气控制系统利用串、并联电路和继电器等元器件,实现对电气信号的监测和控制,为现代工业控制系统的发展奠定了基础。
20世纪60年代至70年代期间,数字技术应用的兴起进一步推动了工业控制系统的发展。
自动控制系统中的传感器和执行器也随之改变,焦点从机械式的改变为电子式的,即触发器和逻辑门,这使得控制器变成一台可以以电子数字信号为输入和输出的计算机系统。
一些特定行业,如航空航天和核能,需要高度抗干扰和安全性的控制系统。
进入21世纪后,工业控制系统的发展进入了数字化、网络化和智能化的时代。
DCS系统的发展历程与趋势展望

DCS系统的发展历程与趋势展望DCS(Distributed Control System,分布式控制系统)是一种用于监控和控制工业过程的自动化系统。
它的发展历程经历了几个重要的阶段,从最初的分散控制到现代的集成化实时控制系统,不断推动着工业自动化领域的发展。
本文将探讨DCS系统的发展历程,并对未来的趋势进行展望。
1. 第一阶段:分散控制系统在上世纪60年代,工业控制系统主要采用分散控制的方式。
这种方式下,每个设备或生产单元都有独立的控制器进行控制,互相之间缺乏通信与协调。
虽然这种系统可以满足简单工艺的需求,但对于复杂的生产过程来说,协调与集成的能力显得十分有限。
2. 第二阶段:中央集中控制系统为了解决分散控制系统的不足,上世纪70年代开始出现了中央集中控制系统。
这种系统将所有控制器集中在一个中央控制室,通过数据通信技术实现设备之间的信息交互。
这样一方面提高了控制系统的协调能力,另一方面也降低了系统的运行成本。
中央集中控制系统在许多工业领域获得了广泛应用,成为了当时工业自动化的代表性技术。
3. 第三阶段:分布式控制系统随着计算机和通信技术的发展,上世纪80年代起,DCS系统逐渐取代了中央集中控制系统。
分布式控制系统通过将控制器分布在各个生产单元中,实现了更强大的控制能力和更高效的信息交互。
此外,DCS系统还具备可靠性高、可扩展性强、维护方便等优点。
这使得它成为了工业自动化领域的主流技术,并广泛应用于石化、电力、制药等行业。
4. 当前阶段:集成化实时控制系统随着信息技术的不断发展,DCS系统正在向集成化实时控制系统的方向迈进。
这种系统不仅要求实时性高、可靠性好,还需要具备更强大的数据处理和分析能力。
同时,物联网、云计算、大数据等新技术的出现,为DCS系统的升级提供了更多可能性。
未来的DCS系统将更加注重信息的共享与互联,实现设备之间的智能协同和智能优化控制。
展望未来,随着工业自动化的智能化和数字化发展,DCS系统将继续朝着更高水平迈进。
工业自动化控制的现状和发展趋势

工业自动化控制的现状和发展趋势随着科技的飞速发展,工业自动化控制的应用越来越广泛,成为企业提高生产效率、产品质量、降低生产成本和风险的重要手段之一。
目前,工业自动化控制面临着无数挑战和机遇,其现状和发展趋势如下。
一、现状1.智能化程度不断提高随着人工智能、物联网等新技术的出现,机器学习、数据分析等技术的广泛应用,工业自动化控制越来越智能化,更加注重自动化、智能化和信息化。
2.产品功能不断提升工业自动化控制产品不断在功能上进行提升,如传感器、执行器等组件的性能和精度不断提高,控制器的处理速度和存储容量也不断提高,大大提高了生产效率和质量。
3.系统集成化现代工业自动化控制系统注重系统集成化,通过各个环节的数据和信息整合和互通,实现全面的自动化控制和数据管理,提高了生产效率和质量,减少了成本。
4.新兴技术的应用随着新兴技术的不断应用,如机器视觉、大数据分析、人机交互技术等,工业自动化控制系统的功能和应用也在不断升级,为企业提供了更多的选择和可能。
二、发展趋势1.智能制造智能化是未来工业自动化控制系统的发展方向,通过整合物联网、人工智能、云计算等现代科技,实现工厂全面自动化控制和智能化,最大程度地提高企业生产效率和质量。
2.数字化数字化是工业自动化控制系统的又一重要发展趋势。
通过传感器和数据采集设备等技术,实现生产过程中各个环节数据的实时采集和管理,为企业提供更为全面和准确的生产数据和生产决策。
3.模块化模块化是未来工业自动化控制系统的重要趋势,通过模块化设计,使得不同功能模块之间更好地互通和协作,方便系统的升级和维护,加快产品的研发和上市时间。
4.可持续性发展在工业自动化控制系统的设计和开发过程中,可持续性发展也越来越受到重视,通过采用低耗能、低碳排放的技术手段,实现对环境的有效保护和节能减排,最大限度地提升社会效益。
综上所述,工业自动化控制作为现代工业制造的重要手段,正处于快速发展和变革的阶段,其智能化、数字化、模块化等趋势将越来越明显地影响着工业自动化的发展方向和趋势。
PLC发展历史

PLC发展历史PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于自动化控制的计算机控制系统,广泛应用于工业领域。
本文将详细介绍PLC的发展历史,从其起源、演变到现代应用的全过程。
1. 起源和发展初期(1960年代-1970年代)PLC的起源可以追溯到20世纪60年代。
当时,工业自动化的需求逐渐增加,传统的继电器控制系统已经无法满足复杂的控制需求。
于是,PLC应运而生。
最早的PLC系统由一台计算机和一些逻辑模块组成,用于控制生产线上的机械设备。
这些系统具备了逻辑运算、计时、计数等功能,大大提高了自动化控制的效率和精度。
2. 技术突破和功能增强(1980年代-1990年代)在20世纪80年代和90年代,随着计算机技术的发展,PLC逐渐实现了更多的功能增强。
首先是硬件方面的改进,PLC系统的体积减小,性能提升,可靠性增强。
其次是软件方面的创新,PLC编程语言变得更加易用,可以进行更复杂的逻辑运算和数据处理。
这使得PLC在工业自动化中的应用范围进一步扩大。
3. 网络化和开放性(2000年代-至今)进入21世纪,PLC系统逐渐实现了网络化和开放性。
通过将PLC与其他设备连接,如传感器、执行器和监控系统等,实现了更高级的自动化控制。
PLC系统也开始支持多种通信协议,如以太网、Modbus、Profibus等,使得不同厂商的设备可以互联互通。
此外,PLC的编程软件也变得更加强大和灵便,支持更多的编程语言和功能模块,为工程师提供了更多的选择和便利。
4. 现代应用和未来发展趋势如今,PLC已经广泛应用于各个行业,包括创造业、能源、交通、建造等。
在创造业中,PLC被用于控制生产线上的机器人、输送带、仓储系统等,实现自动化生产。
在能源领域,PLC用于控制电力系统、水处理设备等,提高能源利用效率。
在交通领域,PLC被应用于交通信号灯、地铁系统等,提高交通运输的安全性和效率。
未来,随着物联网和人工智能技术的发展,PLC将更加智能化和自适应,为工业自动化带来更多的创新和突破。
工业自动化控制系统

工业自动化控制系统工业自动化控制系统是现代工业生产中不可或缺的核心技术之一。
它通过采集、处理和传输各种信号和数据,以实现对生产过程的自动控制和调节。
本文将探讨工业自动化控制系统的概念、组成和应用,并分析其在工业生产中的重要性和优势。
一、概念工业自动化控制系统是指利用计算机、仪器仪表和现代化控制设备,按照一定的逻辑关系和控制策略,对工业生产过程进行自动化管理和控制的系统。
它包括传感器、执行器、控制器、人机界面等组成部分,通过采集和处理各种信号,实现对生产过程中的参数、状态和质量等进行监测和控制。
二、组成1. 传感器:用于将物理量转换为电信号的装置,如温度传感器、压力传感器等,用于采集实时的工艺参数。
2. 执行器:根据控制信号执行相应操作,如电机、阀门等,用于实现对工艺过程的控制和调节。
3. 控制器:使用算法和逻辑运算,对采集的数据进行处理和决策,生成控制信号,如PLC(可编程逻辑控制器)、DCS(分布式控制系统)等。
4. 人机界面:提供操作和监控界面,允许操作人员对系统进行设定、监测和调试,如触摸屏、监控软件等。
三、应用工业自动化控制系统广泛应用于各个领域的工业生产,包括制造业、化工业、能源业等。
它能够提高生产效率、降低成本、提升产品质量、减少人力劳动等。
以下是几个常见的应用领域:1. 制造业:工业自动化控制系统在制造业中的应用非常广泛。
例如,自动化生产线可以实现对产品的连续生产,提高生产效率和产品质量,并减少劳动力成本。
2. 化工业:自动化控制系统在化工生产过程中起到关键作用。
它可以实时监测和控制化工过程中的温度、压力、流量等参数,保证生产的安全和稳定。
3. 能源业:自动化控制系统在能源领域中的应用也非常重要。
例如,火力发电厂可以借助自动化控制系统实现对锅炉、汽轮机等设备的调节和监控,提高能源利用效率。
四、重要性和优势工业自动化控制系统在现代工业生产中具有重要的意义和广阔的前景。
它的重要性主要体现在以下几个方面:1. 提高生产效率:自动化控制系统能够实现对生产过程的高度自动化和连续化,提高生产效率,减少生产时间和人力成本。
工业控制系统的技术发展和趋势

工业控制系统的技术发展和趋势工业控制系统是一个为工业生产自动化服务的重要技术领域,它的发展历程始于上世纪50年代,并在不断地演化和创新中得到不断地提升和完善。
随着科技和物联网技术的发展,工业控制系统也在不断地进化,变得更加智能化和灵活化。
本文将从技术发展和趋势方面谈谈工业控制系统的发展历程和未来趋势。
一、工业控制系统的发展历程1. 传统PLC控制传统的工控系统由工控计算机和PLC组成,工控计算机主要负责人机界面,数据采集、联机控制和数据处理等任务,而PLC负责现场控制操作。
PLC控制作为现代工业控制领域最早的编程化控制系统之一,具有建设周期短、维护方便、可靠性高等优势,成为了现代工业控制领域最主流的应用之一。
但是,PLC控制在大型或复杂的工业控制系统中,灵活性不足,很难实现分布式计算和复杂算法实现。
2. DCS随后,随着工业控制领域的不断发展和智能化趋势,DCS(分布式控制系统)等控制策略应运而生。
DCS控制针对大型复杂工业系统,其主要优点在于强大的控制能力、多点测量、多点操作,其相对于PLC控制而言为一种灵活高效的分布式控制方法,而且DCS可以方便的实现大规模的集群控制,是工业控制系统的发展之一。
3. PC控制现代工业控制系统中,随着工控技术的不断进步和计算机性能的不断提高,基于PC控制的技术应运而生。
它基于通用计算机平台,摆脱了传统的特殊硬件和编程方式,使得整个系统的开发成本大大降低,同时也提高了整个系统的可定制性和可升级性。
4. 大数据大数据技术的发展给现代工业控制系统带来了重要影响。
在控制系统中,消息传递和大数据分析应用价值非常高,可以利用大数据技术来分析工业控制中的各种问题,包括控制精度、稳定性、系统故障等,有效提高工业生产的效率和质量。
二、工业控制系统的未来趋势1. 智能化化、网络化、集成化现代工业控制要实现智能化,那么工业控制系统就需要更加智能。
随着制造业的深入开展,自动化成为未来产业中一项不可或缺的技术,未来工业控制系统将向网络化、智能化、集成化的方向发展,将很多机器和设备的信息通过物联网或其他技术进行互联,以实现更加丰富、精准、可靠的处理和控制,以达到更好的结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
工业自动化控制系统的简介和发展在自动化(automation)不断完善和发展的今天,垫块机自动化水平已经成为衡量企业现代化水平的一个重要标准,而自动化的一个重要分支——工业自动化,更是生产型企业提高生产效率,稳定产品质量的重要手段。
我国的自动化发展历程也经历了以“观测”为主的第一阶段,以“观测”并“人为反应”的第二阶段,已经逐渐进入到“自动测量自动反应”的第三阶段。
这些进步,同时需要控制理论和实践的完善,智能控制(intelligent controls)作为现代控制理论基础上发展起来的新型控制理论,已经广泛应用于各个自动化领域,全自动洗衣机就是典型的智能控制自动化的例子。
一个控制系统包括控制器(controller)、传感器(sensor)、变送器(transmitter)、执行机构(final controlling element)、输入输出接口(I/0 interface)五部分组成。
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,这样完成了一次正常的运算控制操作。
按照自动控制有无针对对象来划分,自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。
区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈,当然这个反馈不是人为直观观察的。
例如向一个容器里加水,有水位测量设备,水位到达设定的高度,水龙头自动关断,这就是“闭环控制”;如需人为的看水是否到了设定的高度,而去人为的关水龙头,这就是“开环控制”。
当然,智能控制,目标是不需要人为干预,所以,我们可以简单的认为“开环控制”是人为干预控制,不能完全体现智能控制的特点,所以在这里不去深究它。
“闭环控制”按照执行机构的不同,可分为“状态闭环控制”和“调节闭环控制”。
区分“状态闭环控制”和“调节闭环控制”的办法是看对执行机构的作用方式,如上例中,如果水龙头是开关两位的,在水位到达设定的高度,自动关断水龙头,则此为“状态闭环控制”;如果水龙头是可调节的,根据水位高度的不同,调节水龙头开度的大小,通过加水量的不同,让水位保持平衡,此为“调节闭环控制”。
目前工业自动化控制中,“状态闭环控制”多用于保护类控制,例如汽机的ETS,锅炉的MFT,化工的ESD,水泵保护等等。
其优点是反应比较快,控制器本身不需要复杂的计算,通过逻辑运算基本可以实现;其缺点是一旦收到的反馈信号为假信号,则按照假信号进行动作,工程上多称之为“误动”。
由于动作迅速(一般是以“毫秒”为单位进行计算),所以一旦误动产生,无法在执行之前或之中做出人为反应处理,只能事后补救,而一些重要的保护一旦产生误动,其影响和损失都是比较大的。
针对这个问题,根据现场“状态闭环控制”的重要性和损失性,需要将反馈信号进行品质判断处理,判断出信号的真实性,如果是假信号,则保持原信号不变,不触发执行机构工作,避免误动。
而且几乎所有的“状态闭环控制”都有是否允许执行的开关,即联锁按钮。
联锁按钮可根据实际情况,屏蔽控制内容,这样就可以部分的对其进行提前控制,把误动的可能性减到最低。
( )“调节闭环控制”相对“状态闭环控制”要复杂一些,需要控制器进行复杂的运算,计算出输出的结果给执行机构,执行机构进而调节被调节对象。
从时间上来讲,“调节闭环控制”是不间断的时时进行计算和输出,其周期决定于控制器的运算周期。
“调节闭环控制”需要人为或通过系统计算给定一个被控制对象的理想的状态数值(给定值set value,简写为S),控制器会比较实际的被控制对象的数值(测量值practical value,简写P)与给定值之间的偏差,并计算出输出到执行机构的值(输出值output value,简写O)给执行机构,执行机构变化,使测量值改变,控制器再次比较测量值与给定值的偏差(以下简称偏差),进行下一循环的计算并输出。
“调节闭环控制”一般常用的控制方式是“比例积分微分控制”即“PID控制”或“PID调节”。
PID控制器就是根据偏差,利用比例(proportional)、积分(integration)、微分(differentiation)计算出控制量进行控制的。
PID控制器问世至今已有近几十年的历史,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。
很多盘装仪表控制器就具备很好的带有记忆功能的PID控制功能。
“调节闭环控制”对控制系统中各个环节设备性能的要求比较高,如对执行机构,要求执行机构的线性度要高,不能是越阶式执行。
同时,“调节闭环控制”因为是时时调节控制,所以对执行机构的机械部分磨损比较大,部分的影响执行机构的寿命。
(选自)在“调节闭环控制”中,对控制系统的各个部分的工作状态也有所要求,同例如执行机构,“调节闭环控制”要求执行机构是工作状态是在“线性区域”工作,而不是死区。
所谓死区(dead zone),又称仪表不灵敏区,是指输入量的变化不致引起该仪表输出量有任何可察觉的变化的有限区间。
例如一个执行机构,接收4~20mA线性信号,输出动作是0~100%的机械力,那么当输入的信号是4.0005mA的时候,执行机构是不动作的,此时4.0005mA是处于执行机构的死区内。
阀门是最典型的执行机构,阀门的工作特性曲线图(如图01)表示出了阀门死区与工作线性区的特点。
图中Y轴代表的是阀门输出的机械动作,即实际开度;X轴代表接受到的执行命令大小,即要求开度。
由图可知,阀门在关闭时刚开始接收到开信号时阀门无实际动作,这段区域即是死区,然后在接受到一定的信号值后,阀门开始大幅度动作,然后进入到一个相对平缓的直线运行区域,这段相对平缓的直线即线性区(linear zone)。
然后再经过大幅度动作区,死区,到底满开度。
关闭亦然。
实际中,很多阀门在实际中是不可能完全达到0%和100%开度的,也就是说0%开度阀门一定或多或少有一些流量,而100%开度也不可能是0阻4力流动的。
了解了“调节闭环控制”的执行机构特点,之后进行调节,方法多为PID调节。
而PID调节有很多计算方法,实际应用却多用“试凑法”,即先通过经验预设一组PID参数值,再根据实际效果调节参数值,达到预期的目的。
所以实际中主要调节什么参数,如何去调节PID参数,是最直接需要掌握的内容。
(选自) 首先要知道所调试的调节系统的作用方式,即正作用还是反作用。
如果被调节对象的测量值大于给定值,则增大执行机构输出值,此为正作用。
反之为反作用。
同一个容器,即有进水阀,也有排水阀,被调节对象是水位,那么如水位高于期望值,需减小进水阀的开度,进水阀为反作用;需增大排水阀开度,排水阀为正作用。
正反作用是PID调节的基础,是执行机构的方向问题,找对了方向,才有可能向好的调节效果上发展。
其次要了解的,就是P、I、D的含义了。
比例、积分、微分在PID调节的作用。
比例(P)控制是一种最简单、最基础的控制方式。
其控制器的输出与偏差信号成比例关系。
比例控制的输出曲线如图02所示,其输出是一条始于原点的直线,而直线的斜率是由比例增益确定的。
调节的一方面,测量值和给定值无限接近,即偏差值很小越好,从而满足调节的精度:另一方面,调节需要具有一定的幅度,以保证调节的灵敏度。
解决这一矛盾的方法就是事先将偏差信号进行放大。
比例增益就是用来设置差值信号的放大系数的。
笼统的讲比例增益就是放大倍数。
一般在初次调试时,比例增益可按中间偏大值预置.待设备运转时再按实际情况细调。
而系统当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差,其测量值曲线的表现是等幅振荡。
积分(I)控制对比例控制有强烈的制约效应。
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。
为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分”。
随着时间的增加,积分作用会增大。
这样,即便偏差很小,积分也会随着时间的增加而加大,它反向推动控制器的输出,使稳态误差减小,直到等于零。
积分曲线如图03所示,其作用方式是只要有偏差,,并且偏差在允许偏差范围只外,积分就会起作用,反作用拉动比例增幅。
反之如果无偏差或者偏差在允许范围内,积分作用消失。
调节积分的参数是积分时间,由比例控制可知,比例增益越大,由于惯性导致“超调”,然后反过来调整,再次超调,形成振荡。
引入积分的效果是,使经过比例增益放大后的差值信号在积分时间内逐渐增大,从而减缓其变化速度,防止振荡。
但积分时间太长,又会当反馈信号急剧变化时,被控物理量难以迅速恢复。
因此,积分时间的取值与拖动系统的时间常数有关:拖动系统的时间常数和积分时间是成正比的。
微分(D)控制是在调节系统在进行比例控制和积分控制之前进行的超前控制,采用微分控制的主要原因是控制系统中有滞后性。
系统在比例控制之后,被控物理量值未及时的变化,而是比例控制超调的时候开始变化,此时积分作用已不能对比例进行很好的反拉动作用,比例因为惯性在达到理想输出时向反方向移动,无限制振动。
这样就需要微分提前控制,微分控制曲线如图04,微分作用是在比例控制之前,提前输出作用于被控对象,抵消滞后时间,而后比例控制和积分控制起作用,从而避免了被控量的严重超调。
微分根据差值信号变化的速率,提前给出一个相应的调节动作,从而缩短了调节时间,克服因积分时间过长而使恢复滞后的缺陷。
微分控制参数主要是微分时间,微分时间的取值也与拖动系统的时间常数有关,拖动系统的时间常数与微分时间也是成正比关系。
PID控制是比例、积分、微分结合作用控制,目前比较常见的是PI控制和PID控制,根据实际的被控对象不同,选择的控制组合方式也不同,但目的曲线是相同的,如图05所示,图中Y轴代表测量值及给定刻度。
X轴代表时间,给定值是固定的,所以是一条平行于X轴的直线,理论上,我们希望的曲线,是被控量直接向给定量靠近,进而重合,如曲线“理想状态下的被调节对象测量值曲线”,但实际中并不能实现,客观上比较理想的是图中“调节较好的被调节对象测量值曲线”,被控量围绕给定量振荡几个周期后,靠近给定量。
实际中,被控量和给定量是不可能完全重合,存在动态的偏差。
至于是否能稳定,或者经过几个周期才平稳,要取决于参数的设置,各个控制环节的性能,还有外扰。
(选自)。