1、 輪機自動化基礎(chǔ)輪機自動化基礎(chǔ)第一章第一章 自動控制基礎(chǔ)知識自動控制基礎(chǔ)知識 第一節(jié)第一節(jié) 自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制系統(tǒng)的基本概念 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律 第二章第二章 微型計算機及網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)微型計算機及網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 微型計算機的基本概念微型計算機的基本概念 第二節(jié)第二節(jié) 單片微型計算機的基礎(chǔ)知識單片微型計算機的基礎(chǔ)知識 第三節(jié)第三節(jié) 現(xiàn)場總線及網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)現(xiàn)場總線及網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)第三章第三章 船舶機艙常用傳感器船舶機艙常用傳感器 第四章第四章 自動控制儀表自動控制儀表 第一節(jié)第一節(jié) 變送器變送器 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 第三節(jié)第三節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行

2、器 第一章第一章 自動控制基礎(chǔ)知識自動控制基礎(chǔ)知識 第一節(jié)第一節(jié) 自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制系統(tǒng)的基本概念n 一、鍋爐水位的自動控制一、鍋爐水位的自動控制n 1 1控制水位的重要性控制水位的重要性n 2 2水位控制原理水位控制原理n 3 3常用術(shù)語：常用術(shù)語：n 被控對象被控對象n 被控量被控量n 擾動：擾動：即干擾。影響被控量偏離即干擾。影響被控量偏離 給定值的因素為干擾。給定值的因素為干擾。4鍋爐鍋爐蒸汽蒸汽眼眼鍋爐水位的手動控制鍋爐水位的手動控制4執(zhí)行機構(gòu)；執(zhí)行機構(gòu)；5給水閥給水閥腦腦手手54鍋爐鍋爐蒸汽蒸汽眼眼鍋爐水位的自動控制鍋爐水位的自動控制1水位發(fā)訊器；水位發(fā)訊器；2變送器；

3、變送器；3調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器；4執(zhí)行機構(gòu)；執(zhí)行機構(gòu)；5給水閥給水閥腦腦手手5123 柴油機氣缸冷卻水溫度手動控制過程柴油機氣缸冷卻水溫度手動控制過程冷卻器冷卻器三通閥三通閥淡水泵淡水泵主機主機眼眼腦腦手手海水入口海水入口海水出口海水出口柴油機氣缸冷卻水溫度自動控制過程柴油機氣缸冷卻水溫度自動控制過程冷卻器冷卻器三通閥三通閥淡水泵淡水泵主機主機手手海水入口海水入口海水出口海水出口溫度變送器溫度變送器調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)n二、自動控制系統(tǒng)的基本組成二、自動控制系統(tǒng)的基本組成n 1 1、測量變送單元、測量變送單元n 2 2、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器n 3 3、執(zhí)行器、執(zhí)行器n 4 4、控制對象、控制對象n

4、 三、自動控制系統(tǒng)的方框圖三、自動控制系統(tǒng)的方框圖三、自動控制系統(tǒng)的方框圖三、自動控制系統(tǒng)的方框圖液位開環(huán)控制系統(tǒng)示意圖液位開環(huán)控制系統(tǒng)示意圖Q1V2Q2V1HF+E控制器控制器電動機電動機Q1V2Q2V1HF+E+E浮子浮子控制器控制器電動機電動機液位控制閉環(huán)系統(tǒng)示意圖液位控制閉環(huán)系統(tǒng)示意圖n 四、自動控制系統(tǒng)的分類n（1 1）按被控參數(shù)的名稱分類：按被控參數(shù)的名稱分類： 溫度、壓力、水位等自動控制系統(tǒng)。溫度、壓力、水位等自動控制系統(tǒng)。n（2 2）按儀表的能源分類：按儀表的能源分類： 電、氣、液動式自動控制系統(tǒng)。電、氣、液動式自動控制系統(tǒng)。n（3 3）按被控參數(shù)給定值的特點分類：按被控參數(shù)給

5、定值的特點分類：n 定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng)n 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)n 隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng) 五、自動控制系統(tǒng)的過渡過程五、自動控制系統(tǒng)的過渡過程 1、穩(wěn)定狀態(tài)（靜態(tài)）：、穩(wěn)定狀態(tài)（靜態(tài)）： 被控參數(shù)不隨時間而變化的平衡狀被控參數(shù)不隨時間而變化的平衡狀態(tài)。態(tài)。 2、過渡過程（動態(tài)）：、過渡過程（動態(tài)）： 被控參數(shù)隨時間而變化的不平衡狀被控參數(shù)隨時間而變化的不平衡狀態(tài)。態(tài)。n 擾動作用擾動作用 調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)作用n穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 動態(tài)過程動態(tài)過程 穩(wěn)態(tài)（平衡）穩(wěn)態(tài)（平衡）n 平衡破壞平衡破壞 （排除擾動）（排除擾動） 改變外部擾動系統(tǒng)的動態(tài)過程改變外部擾動系統(tǒng)的動態(tài)過程 改變給定值系統(tǒng)的動態(tài)過程

6、改變給定值系統(tǒng)的動態(tài)過程n六、自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)六、自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)n1、最大動態(tài)偏差最大動態(tài)偏差：是指過渡過程中，被控是指過渡過程中，被控參數(shù)偏離給定值的最大值。在衰減振蕩過參數(shù)偏離給定值的最大值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個波的峰值，以程中，最大偏差就是第一個波的峰值，以e emaxmax表示。表示。n2 2、靜態(tài)偏差靜態(tài)偏差（穩(wěn)態(tài)誤差）：（穩(wěn)態(tài)誤差）：過渡過程結(jié)束過渡過程結(jié)束 后被控參數(shù)所達(dá)到的新穩(wěn)態(tài)值與給定值后被控參數(shù)所達(dá)到的新穩(wěn)態(tài)值與給定值 之間的偏差。用之間的偏差。用表示。表示。n3 3、衰減率衰減率：設(shè)：設(shè)A A、B B為衰減振蕩過程中同相第為衰減振蕩過程中同相

7、第 n 一、第二兩個波峰的幅度。一、第二兩個波峰的幅度。n 衰減率：衰減率：n4 4、過渡過程時間過渡過程時間：從干擾作用發(fā)生起，直到：從干擾作用發(fā)生起，直到被被 n 控參數(shù)進入新穩(wěn)態(tài)值的控參數(shù)進入新穩(wěn)態(tài)值的2%2%或或5%5%的范圍的范圍 n 內(nèi)，且不再越出時所經(jīng)歷的時間。用內(nèi)，且不再越出時所經(jīng)歷的時間。用tsts表表 n 示。示。n5 5、振蕩次數(shù)振蕩次數(shù)：過渡過程中被控參數(shù)振蕩次數(shù)。：過渡過程中被控參數(shù)振蕩次數(shù)。ABA 穩(wěn)定性穩(wěn)定性（由衰減率來恒量）（由衰減率來恒量）主要品質(zhì)指標(biāo)主要品質(zhì)指標(biāo) 準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性（最大動態(tài)偏差和靜態(tài)偏差來恒量）（最大動態(tài)偏差和靜態(tài)偏差來恒量） 快速性快速性（過渡

8、過程時間恒量）（過渡過程時間恒量） 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律 雙位雙位調(diào)節(jié)規(guī)律、調(diào)節(jié)規(guī)律、比例比例調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律P、比例積分比例積分調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)規(guī)律規(guī)律PI、比例微分比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律PD、比例積分微分比例積分微分調(diào)調(diào)節(jié)規(guī)律節(jié)規(guī)律PID。e0，P0，正作用調(diào)節(jié)器正作用調(diào)節(jié)器；e0，P0，反作用調(diào)器反作用調(diào)器。 比例比例P P三種基本調(diào)節(jié)規(guī)律三種基本調(diào)節(jié)規(guī)律 積分積分I I 組成組成5 5種實用調(diào)節(jié)規(guī)律：種實用調(diào)節(jié)規(guī)律： 微分微分D D一、雙位調(diào)節(jié)規(guī)律n1、概念、概念 調(diào)節(jié)器的輸出只有兩個狀態(tài)，它不能使被控調(diào)節(jié)器的輸出只有兩個狀態(tài)，它不能使被控參數(shù)穩(wěn)定在某個值上。參數(shù)穩(wěn)

9、定在某個值上。 當(dāng)被控參數(shù)下降到下限值時當(dāng)被控參數(shù)下降到下限值時，調(diào)節(jié)器的輸出，調(diào)節(jié)器的輸出接通電機電源使電機轉(zhuǎn)動或使電磁閥通電閥門全接通電機電源使電機轉(zhuǎn)動或使電磁閥通電閥門全開。開。 當(dāng)被控參數(shù)上升到上限值時當(dāng)被控參數(shù)上升到上限值時，調(diào)節(jié)器的輸出，調(diào)節(jié)器的輸出使電機斷電停轉(zhuǎn)或使電磁閥斷電閥門全關(guān)。使電機斷電停轉(zhuǎn)或使電磁閥斷電閥門全關(guān)。 當(dāng)被控參數(shù)在上、下限之間變化時，調(diào)節(jié)器當(dāng)被控參數(shù)在上、下限之間變化時，調(diào)節(jié)器的輸出狀態(tài)不變。的輸出狀態(tài)不變。2、實例分析、實例分析n3、特點、特點 被控參數(shù)不可能穩(wěn)定在某一數(shù)值，被控參數(shù)不可能穩(wěn)定在某一數(shù)值，只能控制在上、下限之間。只能控制在上、下限之間。n4

10、、適用范圍、適用范圍 只適用于允許被調(diào)參數(shù)以一定幅只適用于允許被調(diào)參數(shù)以一定幅度上、下波動，且被控對象的時間常度上、下波動，且被控對象的時間常數(shù)較大，滯后時間較小的場合。數(shù)較大，滯后時間較小的場合。二、比例調(diào)節(jié)規(guī)律1、概念、概念 KP， p(t) ，則，則KP大比例作用強。大比例作用強。當(dāng)輸入當(dāng)輸入 e(t)不變不變 KP ， p(t) ，則，則KP小比例作用弱。小比例作用弱。tPte調(diào)節(jié)器的輸出量調(diào)節(jié)器的輸出量p(t)與偏差輸入量與偏差輸入量e(t)成比例：成比例： )()(teKtpp 2、實例分析、實例分析3、比例帶及比例帶對系統(tǒng)過渡過程的影響、比例帶及比例帶對系統(tǒng)過渡過程的影響 %10

11、0%100%100maxmaxmax/max/KpRPexPPPxePBP = Kp e (1) (1)引入比例帶引入比例帶PBPB的原因的原因 (2) (2)何為比例帶何為比例帶PBPB（比例度（比例度） 比例帶比例帶PBPB是調(diào)節(jié)器的相對輸入量與相對輸出量之比是調(diào)節(jié)器的相對輸入量與相對輸出量之比的百分?jǐn)?shù)。的百分?jǐn)?shù)。maxx 式中：式中：e e是被控量的變化量（偏差值）；是被控量的變化量（偏差值）； 是被控量允許變化的最大范圍；是被控量允許變化的最大范圍； P P是調(diào)節(jié)器輸出的變化量；是調(diào)節(jié)器輸出的變化量； PmaxPmax是調(diào)節(jié)器輸出的工作范圍。是調(diào)節(jié)器輸出的工作范圍。 nR R是量程系數(shù)

12、是量程系數(shù)，對于指定的調(diào)節(jié)器，對于指定的調(diào)節(jié)器，R R為常為常數(shù)；對于單元組合儀表，因采用統(tǒng)一的標(biāo)數(shù)；對于單元組合儀表，因采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，準(zhǔn)信號，R=1R=1，則則PB=1/KPB=1/KP P100%100%。n顯然比例帶顯然比例帶PBPB與比例系數(shù)與比例系數(shù)K KP P成反比。成反比。n maxmaxxPRn(3)(3)比例帶的物理意義比例帶的物理意義n 比例帶實際上就是使調(diào)節(jié)器輸出變化全范圍時，比例帶實際上就是使調(diào)節(jié)器輸出變化全范圍時，被控參數(shù)變化量占滿量程的百分?jǐn)?shù)。被控參數(shù)變化量占滿量程的百分?jǐn)?shù)。n 若若 PB=50%PB=50%，被控參數(shù)只要變化全量程的一半，被控參數(shù)只要變化全量

13、程的一半，調(diào)節(jié)器就能使調(diào)節(jié)閥的開度變化全行程；調(diào)節(jié)器就能使調(diào)節(jié)閥的開度變化全行程；n 若若 PB=100%PB=100%，被控參數(shù)變化全量程的百分之百，被控參數(shù)變化全量程的百分之百，調(diào)節(jié)器才能指揮調(diào)節(jié)閥的開度變化全行程；調(diào)節(jié)器才能指揮調(diào)節(jié)閥的開度變化全行程；n 若若 PB=200%PB=200%，被控參數(shù)已變化了全量程的百分，被控參數(shù)已變化了全量程的百分之百，調(diào)節(jié)器才使調(diào)節(jié)閥的開度變化全行程的一半。之百，調(diào)節(jié)器才使調(diào)節(jié)閥的開度變化全行程的一半。 n 可見，可見，比例帶越小比例帶越小，在被控量偏差值占全量程，在被控量偏差值占全量程百分?jǐn)?shù)相同情況下，調(diào)節(jié)閥開度的變化量越大，百分?jǐn)?shù)相同情況下，調(diào)節(jié)閥

14、開度的變化量越大，比比例作用越強；反之比例帶越大，比例作用越弱。例作用越強；反之比例帶越大，比例作用越弱。 (4)(4)比例帶對系統(tǒng)過渡過程的影響比例帶對系統(tǒng)過渡過程的影響n3、特點、特點n（1 1）調(diào)節(jié)及時，且調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量隨偏）調(diào)節(jié)及時，且調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量隨偏 n 差增大以及比例系數(shù)增大而增大。差增大以及比例系數(shù)增大而增大。n（2 2）一般調(diào)節(jié)完畢，會有靜差出現(xiàn)。）一般調(diào)節(jié)完畢，會有靜差出現(xiàn)。n4、適用范圍、適用范圍n 適用于干擾較小，對象滯后較小，適用于干擾較小，對象滯后較小，時間常數(shù)較大的調(diào)節(jié)對象，此時選時間常數(shù)較大的調(diào)節(jié)對象，此時選PBPB小小些，使靜態(tài)偏差不致太大，同時又能保些，使靜

15、態(tài)偏差不致太大，同時又能保證控制過程有足夠的穩(wěn)定性。證控制過程有足夠的穩(wěn)定性。三三、比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律P PI I 1 1、積分調(diào)節(jié)規(guī)律、積分調(diào)節(jié)規(guī)律I IdtteKtpI)()(n （1）概念：）概念：調(diào)節(jié)器的輸出與偏差輸入對時間的積分成調(diào)節(jié)器的輸出與偏差輸入對時間的積分成正比正比。式中，式中，KI為積分速度。為積分速度。從上式可看出從上式可看出:調(diào)節(jié)器輸出信號的大小不僅取決于偏差輸入信調(diào)節(jié)器輸出信號的大小不僅取決于偏差輸入信號的大小，而主要取決于偏差存在的時間長短。只要有偏差，號的大小，而主要取決于偏差存在的時間長短。只要有偏差，盡管偏差可能很小，但它存在的時間越長，輸出信號

16、就越大。盡管偏差可能很小，但它存在的時間越長，輸出信號就越大。 當(dāng)調(diào)節(jié)器的偏差輸入為常數(shù)當(dāng)調(diào)節(jié)器的偏差輸入為常數(shù)A時：時： tAKedtKPII 可見，只要偏差存在，調(diào)節(jié)器的輸出就會變可見，只要偏差存在，調(diào)節(jié)器的輸出就會變化，只有化，只有e(t)=0，輸出信號才不再繼續(xù)變化，執(zhí)，輸出信號才不再繼續(xù)變化，執(zhí)行器才停止動作，系統(tǒng)才能穩(wěn)定不來。行器才停止動作，系統(tǒng)才能穩(wěn)定不來。 dtteKtpI)()()()(teKdttdpI （2）實例）實例 1浮子；浮子；2滑閥；滑閥；3節(jié)流閥；節(jié)流閥；4伺服活塞；伺服活塞；5調(diào)節(jié)閥；調(diào)節(jié)閥；6伺服油缸；伺服油缸；7滑閥油缸滑閥油缸 采用積分調(diào)節(jié)器的水位控制系

17、統(tǒng)采用積分調(diào)節(jié)器的水位控制系統(tǒng)工作過程：工作過程：na a、 Qo 水位水位A進進B出出關(guān)小給水閥關(guān)小給水閥 n QiQi=Qo，水位不再上升。，水位不再上升。nb、此時水位有偏差，給水閥進一步關(guān)小、此時水位有偏差，給水閥進一步關(guān)小n Qi水位水位。nc、當(dāng)水位為、當(dāng)水位為h0時，時，A，B堵堵此時此時QiQo 水水n 位繼續(xù)位繼續(xù)。nd、 B 進進A出出開大給水閥開大給水閥Qi Qi=Qo，水，水n 位不再下降。位不再下降。ne、 Qi QiQo水位水位 n(3) 特點特點na a）積分調(diào)節(jié)完畢，能消除被控參數(shù)的靜差。）積分調(diào)節(jié)完畢，能消除被控參數(shù)的靜差。nb b）積分調(diào)節(jié)作用比較緩慢。）積

18、分調(diào)節(jié)作用比較緩慢。nc c）積分作用的引入，會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定）積分作用的引入，會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定n 性，最大動態(tài)偏差較大，調(diào)節(jié)時間增加。性，最大動態(tài)偏差較大，調(diào)節(jié)時間增加。nd d）積分調(diào)節(jié)規(guī)律，容易使調(diào)節(jié)器輸出產(chǎn)）積分調(diào)節(jié)規(guī)律，容易使調(diào)節(jié)器輸出產(chǎn)n 生飽和狀態(tài)。生飽和狀態(tài)。 總之，積分調(diào)節(jié)規(guī)律動態(tài)性能差，在實際總之，積分調(diào)節(jié)規(guī)律動態(tài)性能差，在實際系統(tǒng)中極少單獨使用，主要用來作為輔助調(diào)節(jié)規(guī)系統(tǒng)中極少單獨使用，主要用來作為輔助調(diào)節(jié)規(guī)律，以消除靜態(tài)偏差。律，以消除靜態(tài)偏差。n K KP P為為PIPI的比例系數(shù)；的比例系數(shù)；T Ti i=1/K=1/KI I 為積分時間。為積分時間。n 若輸入幅值

19、為若輸入幅值為A A的階躍偏差信號，的階躍偏差信號，e(t)=Ae(t)=A，則，則：2 2、比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律、比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律PIPI (1) 概念：概念：即具有調(diào)節(jié)及時的比例調(diào)節(jié)規(guī)律，又具有即具有調(diào)節(jié)及時的比例調(diào)節(jié)規(guī)律，又具有 消除靜差的積分調(diào)節(jié)規(guī)律。消除靜差的積分調(diào)節(jié)規(guī)律。teAtPPPIPTiKPA)(1)()( dtteTteKtPiptATKAKtPiPP )(nTi越短，積分作用越強；越短，積分作用越強；nTi越長，積分作用越弱；越長，積分作用越弱；n若若Ti為無窮大，則表示無積分作用，調(diào)節(jié)為無窮大，則表示無積分作用，調(diào)節(jié)器變?yōu)榧儽壤{(diào)節(jié)器。器變?yōu)榧儽壤{(diào)節(jié)器。(2) 積分時間積

20、分時間Ti 當(dāng)當(dāng)t=Ti ； PP=PI積分時間的物理意義：積分時間的物理意義：給比例積分調(diào)節(jié)器輸入一個階躍給比例積分調(diào)節(jié)器輸入一個階躍偏差信號，當(dāng)積分部分的輸出等于比例部分的輸出時，偏差信號，當(dāng)積分部分的輸出等于比例部分的輸出時，所經(jīng)歷的時間就是積分時間。所經(jīng)歷的時間就是積分時間。tATKAKtPiPP )(3) 積分時間對系統(tǒng)過渡過程的影響積分時間對系統(tǒng)過渡過程的影響(4) 特點特點 即具有克服干擾的立即性，又具有即具有克服干擾的立即性，又具有消除靜差的能力。但由于引入積分調(diào)節(jié)消除靜差的能力。但由于引入積分調(diào)節(jié)作用，會一定程度降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，作用，會一定程度降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長過渡過程

21、時間。延長過渡過程時間。四四、 比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律PDPDn 1 1、微分調(diào)節(jié)規(guī)律、微分調(diào)節(jié)規(guī)律D Dn （1） 為何引入微分作用規(guī)律為何引入微分作用規(guī)律n 為了克服對象慣性滯后和容量滯后對系統(tǒng)過為了克服對象慣性滯后和容量滯后對系統(tǒng)過n 渡過程的影響，引入具有超前調(diào)節(jié)作用的微分渡過程的影響，引入具有超前調(diào)節(jié)作用的微分 調(diào)節(jié)規(guī)律。調(diào)節(jié)規(guī)律。n （2）理想的微分調(diào)節(jié)規(guī)律理想的微分調(diào)節(jié)規(guī)律n 調(diào)節(jié)器的輸出與被控參數(shù)偏差的變化速度成正比。調(diào)節(jié)器的輸出與被控參數(shù)偏差的變化速度成正比。dttdeTdtP)()( 式中，式中，Td為微分時間。為微分時間。 0 , 0 , 0 )()()(dtt

22、dedttdettAte當(dāng)當(dāng)設(shè)沒有實用價值沒有實用價值tetpdttdeTdtP)()(n (3)(3)實際的微分調(diào)節(jié)規(guī)律實際的微分調(diào)節(jié)規(guī)律有限峰值有限峰值tetpn(4) 微分時間微分時間Tdn Td大微分作用強大微分作用強n Td小微分作用弱小微分作用弱n(5) 微分作用的特點微分作用的特點n a a）具有超前調(diào)節(jié)的特點）具有超前調(diào)節(jié)的特點。n b b）具有抑制振蕩的效果，有助于提高）具有抑制振蕩的效果，有助于提高 n 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性。n c c）最大動態(tài)偏差小，調(diào)節(jié)過程結(jié)束得）最大動態(tài)偏差小，調(diào)節(jié)過程結(jié)束得 n 快?？?。n d d）只適用于慣性較大的系統(tǒng)。）只適用于慣性較大的

23、系統(tǒng)。n 二、比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律二、比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律PDPDn （1） 概念概念n 理想的比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律，其表達(dá)式為：理想的比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律，其表達(dá)式為： dttdeTteKptPd)()()(n 式中：式中：K Kp p比例系數(shù)；比例系數(shù)；T Td d微分時間；微分時間； de/dtde/dt偏差的變化速度偏差的變化速度。n 比例微分調(diào)節(jié)器的輸出等于比例作用的輸出和比例微分調(diào)節(jié)器的輸出等于比例作用的輸出和微分作用的輸出之和。比例系數(shù)和微分時間是比例微分作用的輸出之和。比例系數(shù)和微分時間是比例微分調(diào)節(jié)器的兩個重要特性參數(shù)。其大小反映了比微分調(diào)節(jié)器的兩個重要特性參數(shù)。其大小反映了比例作用和微分作

24、用的強弱。例作用和微分作用的強弱。n微分時間微分時間Td的物理意義的物理意義：在等速偏差輸入信號的作用下，比在等速偏差輸入信號的作用下，比例微分調(diào)節(jié)器的比例部分的輸出變化量增加到等于微分部分的輸例微分調(diào)節(jié)器的比例部分的輸出變化量增加到等于微分部分的輸出變化量時，所需要的時間即為微分時間出變化量時，所需要的時間即為微分時間Td。)()(00VTtVKptPddTVKptVKptP00)( (2) 微分時間微分時間Td的物理意義的物理意義 設(shè)輸入偏差為等速信號：設(shè)輸入偏差為等速信號：e(t) =V0t；V0為常數(shù)為常數(shù)dPDPdTVKPPPTt0,2,當(dāng) dttdeTteKptPd)()()(Pt

25、PDPPP=PP+ PDtev0tdTVKptVKptP00)(dPDPdTVKPPPTt0,2,當(dāng) dttdeTteKptPd)()()( 由于微分調(diào)節(jié)規(guī)律具有超前調(diào)節(jié)的作用，能有由于微分調(diào)節(jié)規(guī)律具有超前調(diào)節(jié)的作用，能有效地克服干擾引起的被控參數(shù)變化趨勢，抑制系統(tǒng)效地克服干擾引起的被控參數(shù)變化趨勢，抑制系統(tǒng)發(fā)生振蕩。故微分作用的適當(dāng)引入可增加系統(tǒng)的穩(wěn)發(fā)生振蕩。故微分作用的適當(dāng)引入可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最大動態(tài)偏差變小，過渡過程時間縮短，在定性，最大動態(tài)偏差變小，過渡過程時間縮短，在保證同樣穩(wěn)定性前提下，可適當(dāng)減小比例帶，靜態(tài)保證同樣穩(wěn)定性前提下，可適當(dāng)減小比例帶，靜態(tài)偏差也相應(yīng)減小。偏差也相應(yīng)

26、減小。(3) 微分時間對系統(tǒng)過渡過程的影響微分時間對系統(tǒng)過渡過程的影響 若若Td過小，微分作用弱，系統(tǒng)質(zhì)量改善不顯著。過小，微分作用弱，系統(tǒng)質(zhì)量改善不顯著。 若若Td過大，微分作用強，反而引起小幅度振蕩。過大，微分作用強，反而引起小幅度振蕩。 若若Td為零，無微分作用，只有比例作用。為零，無微分作用，只有比例作用。微分時間對系統(tǒng)過渡過程的影響微分時間對系統(tǒng)過渡過程的影響DIPdtdedTiPPPTdteeKpP )(1五五、 比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律PIDPID 1、概念、概念 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 式中：式中：Kp、Ti、Td分別為分別為PID調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律的比例系數(shù)、的比例系數(shù)、積分時間和微分時間。積分時間和微分時間。 PIDPID調(diào)節(jié)規(guī)律仍以比例調(diào)節(jié)規(guī)律為主，吸取積分調(diào)節(jié)規(guī)律仍以比例調(diào)節(jié)規(guī)律為主，吸取積分調(diào)節(jié)規(guī)律能消除余差，微分調(diào)節(jié)