1、 輪機(jī)自動(dòng)化基礎(chǔ)輪機(jī)自動(dòng)化基礎(chǔ)第一章第一章 自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié)第一節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念自動(dòng)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(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 微型計(jì)算機(jī)的基本概念微型計(jì)算機(jī)的基本概念 第二節(jié)第二節(jié) 單片微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)單片微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí) 第三節(jié)第三節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)總線及網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)總線及網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)第三章第三章 船舶機(jī)艙常用傳感器船舶機(jī)艙常用傳感器 第四章第四章 自動(dòng)控制儀表自動(dòng)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(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié)第一節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念n 一、鍋爐水位的自動(dòng)控制一、鍋爐水位的自動(dòng)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(duì)象被控對(duì)象n 被控量被控量n 擾動(dòng)：擾動(dòng)：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(dòng)控制鍋爐水位的手動(dòng)控制4執(zhí)行機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)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(dòng)控制鍋爐水位的自動(dòng)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(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；5給水閥給水閥腦腦手手5123 柴油機(jī)氣缸冷卻水溫度手動(dòng)控制過程柴油機(jī)氣缸冷卻水溫度手動(dòng)控制過程冷卻器冷卻器三通閥三通閥淡水泵淡水泵主機(jī)主機(jī)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(jī)氣缸冷卻水溫度自動(dòng)控制過程柴油機(jī)氣缸冷卻水溫度自動(dòng)控制過程冷卻器冷卻器三通閥三通閥淡水泵淡水泵主機(jī)主機(jī)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(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)n二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成n 1 1、測(cè)量變送單元、測(cè)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(duì)象、控制對(duì)象n

4、 三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖三、自動(dòng)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(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)Q1V2Q2V1HF+E+E浮子浮子控制器控制器電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)。溫度、壓力、水位等自動(dòng)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(dòng)式自動(dòng)控制系統(tǒng)。電、氣、液動(dòng)式自動(dòng)控制系統(tǒng)。n（3 3）按被控參數(shù)給定值的特點(diǎn)分類：按被控參數(shù)給

5、定值的特點(diǎn)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(dòng)控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng) 五、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程五、自動(dòng)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(shí)間而變化的平衡狀被控參數(shù)不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)。態(tài)。 2、過渡過程（動(dòng)態(tài)）：、過渡過程（動(dòng)態(tài)）： 被控參數(shù)隨時(shí)間而變化的不平衡狀被控參數(shù)隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)。態(tài)。n 擾動(dòng)作用擾動(dòng)作用 調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)作用n穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 動(dòng)態(tài)過程動(dòng)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(dòng)）（排除擾動(dòng)） 改變外部擾動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程改變外部擾動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程 改變給定值系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程

6、改變給定值系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程n六、自動(dòng)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)六、自動(dòng)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)n1、最大動(dòng)態(tài)偏差最大動(dòng)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(gè)波的峰值，以程中，最大偏差就是第一個(gè)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(gè)波峰的幅度。一、第二兩個(gè)波峰的幅度。n 衰減率：衰減率：n4 4、過渡過程時(shí)間過渡過程時(shí)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(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的控參數(shù)進(jìn)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(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。用內(nèi)，且不再越出時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)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(dòng)態(tài)偏差和靜態(tài)偏差來恒量）（最大動(dòng)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(shí)間恒量）（過渡過程時(shí)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(shí)用調(diào)節(jié)規(guī)律：種實(shí)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(gè)狀態(tài)，它不能使被控調(diào)節(jié)器的輸出只有兩個(gè)狀態(tài)，它不能使被控參數(shù)穩(wěn)定在某個(gè)值上。參數(shù)穩(wěn)

9、定在某個(gè)值上。 當(dāng)被控參數(shù)下降到下限值時(shí)當(dāng)被控參數(shù)下降到下限值時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出，調(diào)節(jié)器的輸出接通電機(jī)電源使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或使電磁閥通電閥門全接通電機(jī)電源使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)當(dāng)被控參數(shù)上升到上限值時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出，調(diào)節(jié)器的輸出使電機(jī)斷電停轉(zhuǎn)或使電磁閥斷電閥門全關(guān)。使電機(jī)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(shí)，調(diào)節(jié)器當(dāng)被控參數(shù)在上、下限之間變化時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出狀態(tài)不變。的輸出狀態(tài)不變。2、實(shí)例分析、實(shí)例分析n3、特點(diǎn)、特點(diǎn) 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(dòng)，且被控對(duì)象的時(shí)間常度上、下波動(dòng)，且被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)較大，滯后時(shí)間較小的場(chǎng)合。數(shù)較大，滯后時(shí)間較小的場(chǎng)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(qiáng)。大比例作用強(qiáng)。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(shí)例分析、實(shí)例分析3、比例帶及比例帶對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響、比例帶及比例帶對(duì)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(duì)輸入量與相對(duì)輸出量之比是調(diào)節(jié)器的相對(duì)輸入量與相對(duì)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(duì)于指定的調(diào)節(jié)器，對(duì)于指定的調(diào)節(jié)器，R R為常為常數(shù)；對(duì)于單元組合儀表，因采用統(tǒng)一的標(biāo)數(shù)；對(duì)于單元組合儀表，因采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，準(zhǔn)信號(hào)，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(shí)際上就是使調(diào)節(jié)器輸出變化全范圍時(shí)，比例帶實(shí)際上就是使調(diào)節(jié)器輸出變化全范圍時(shí)，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(qiáng)；反之比例帶越大，比例作用越弱。例作用越強(qiáng)；反之比例帶越大，比例作用越弱。 (4)(4)比例帶對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響比例帶對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響n3、特點(diǎn)、特點(diǎn)n（1 1）調(diào)節(jié)及時(shí)，且調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量隨偏）調(diào)節(jié)及時(shí)，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(huì)有靜差出現(xiàn)。）一般調(diào)節(jié)完畢，會(huì)有靜差出現(xiàn)。n4、適用范圍、適用范圍n 適用于干擾較小，對(duì)象滯后較小，適用于干擾較小，對(duì)象滯后較小，時(shí)間常數(shù)較大的調(diào)節(jié)對(duì)象，此時(shí)選時(shí)間常數(shù)較大的調(diào)節(jié)對(duì)象，此時(shí)選PBPB小小些，使靜態(tài)偏差不致太大，同時(shí)又能保些，使靜

15、態(tài)偏差不致太大，同時(shí)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(duì)時(shí)間的積分成調(diào)節(jié)器的輸出與偏差輸入對(duì)時(shí)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(hào)的大小不僅取決于偏差輸入信調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的大小不僅取決于偏差輸入信號(hào)的大小，而主要取決于偏差存在的時(shí)間長(zhǎng)短。只要有偏差，號(hào)的大小，而主要取決于偏差存在的時(shí)間長(zhǎng)短。只要有偏差，盡管偏差可能很小，但它存在的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出信號(hào)

16、就越大。盡管偏差可能很小，但它存在的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出信號(hào)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(shí)：時(shí)： tAKedtKPII 可見，只要偏差存在，調(diào)節(jié)器的輸出就會(huì)變可見，只要偏差存在，調(diào)節(jié)器的輸出就會(huì)變化，只有化，只有e(t)=0，輸出信號(hào)才不再繼續(xù)變化，執(zhí)，輸出信號(hào)才不再繼續(xù)變化，執(zhí)行器才停止動(dòng)作，系統(tǒng)才能穩(wěn)定不來。行器才停止動(dòng)作，系統(tǒng)才能穩(wěn)定不來。 dtteKtpI)()()()(teKdttdpI （2）實(shí)例）實(shí)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(jìn)進(jìn)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(shí)水位有偏差，給水閥進(jìn)一步關(guān)小、此時(shí)水位有偏差，給水閥進(jìn)一步關(guān)小n Qi水位水位。nc、當(dāng)水位為、當(dāng)水位為h0時(shí)，時(shí)，A，B堵堵此時(shí)此時(shí)QiQo 水水n 位繼續(xù)位繼續(xù)。nd、 B 進(jìn)進(jìn)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(diǎn)特點(diǎn)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(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定）積分作用的引入，會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定n 性，最大動(dòng)態(tài)偏差較大，調(diào)節(jié)時(shí)間增加。性，最大動(dòng)態(tài)偏差較大，調(diào)節(jié)時(shí)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(dòng)態(tài)性能差，在實(shí)際總之，積分調(diào)節(jié)規(guī)律動(dòng)態(tài)性能差，在實(shí)際系統(tǒng)中極少單獨(dú)使用，主要用來作為輔助調(diào)節(jié)規(guī)系統(tǒng)中極少單獨(dú)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(shí)間。為積分時(shí)間。n 若輸入幅值

19、為若輸入幅值為A A的階躍偏差信號(hào)，的階躍偏差信號(hào)，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(shí)的比例調(diào)節(jié)規(guī)律，又具有即具有調(diào)節(jié)及時(shí)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(qiáng)；越短，積分作用越強(qiáng)；nTi越長(zhǎng)，積分作用越弱；越長(zhǎng)，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(shí)間積

20、分時(shí)間Ti 當(dāng)當(dāng)t=Ti ； PP=PI積分時(shí)間的物理意義：積分時(shí)間的物理意義：給比例積分調(diào)節(jié)器輸入一個(gè)階躍給比例積分調(diào)節(jié)器輸入一個(gè)階躍偏差信號(hào)，當(dāng)積分部分的輸出等于比例部分的輸出時(shí)，偏差信號(hào)，當(dāng)積分部分的輸出等于比例部分的輸出時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間就是積分時(shí)間。所經(jīng)歷的時(shí)間就是積分時(shí)間。tATKAKtPiPP )(3) 積分時(shí)間對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響積分時(shí)間對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響(4) 特點(diǎn)特點(diǎn) 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(huì)一定程度降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，作用，會(huì)一定程度降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)過渡過程

21、時(shí)間。延長(zhǎng)過渡過程時(shí)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(duì)象慣性滯后和容量滯后對(duì)系統(tǒng)過為了克服對(duì)象慣性滯后和容量滯后對(duì)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(shí)間。為微分時(shí)間。 0 , 0 , 0 )()()(dtt

22、dedttdettAte當(dāng)當(dāng)設(shè)沒有實(shí)用價(jià)值沒有實(shí)用價(jià)值tetpdttdeTdtP)()(n (3)(3)實(shí)際的微分調(diào)節(jié)規(guī)律實(shí)際的微分調(diào)節(jié)規(guī)律有限峰值有限峰值tetpn(4) 微分時(shí)間微分時(shí)間Tdn Td大微分作用強(qiáng)大微分作用強(qiáng)n Td小微分作用弱小微分作用弱n(5) 微分作用的特點(diǎn)微分作用的特點(diǎn)n a a）具有超前調(diào)節(jié)的特點(diǎn)）具有超前調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。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(dòng)態(tài)偏差小，調(diào)節(jié)過程結(jié)束得）最大動(dòng)態(tài)偏差小，調(diào)節(jié)過程結(jié)束得 n 快。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(shí)間；微分時(shí)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(shí)間是比例微分作用的輸出之和。比例系數(shù)和微分時(shí)間是比例微分調(diào)節(jié)器的兩個(gè)重要特性參數(shù)。其大小反映了比微分調(diào)節(jié)器的兩個(gè)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(qiáng)弱。例作用和微分作用的強(qiáng)弱。n微分時(shí)間微分時(shí)間Td的物理意義的物理意義：在等速偏差輸入信號(hào)的作用下，比在等速偏差輸入信號(hào)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(shí)，所需要的時(shí)間即為微分時(shí)間出變化量時(shí)，所需要的時(shí)間即為微分時(shí)間Td。)()(00VTtVKptPddTVKptVKptP00)( (2) 微分時(shí)間微分時(shí)間Td的物理意義的物理意義 設(shè)輸入偏差為等速信號(hào)：設(shè)輸入偏差為等速信號(hào)：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(shì)，抑制系統(tǒng)效地克服干擾引起的被控參數(shù)變化趨勢(shì)，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(dòng)態(tài)偏差變小，過渡過程時(shí)間縮短，在定性，最大動(dòng)態(tài)偏差變小，過渡過程時(shí)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(shí)間對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響微分時(shí)間對(duì)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(qiáng)，反而引起小幅度振蕩。過大，微分作用強(qiáng)，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(shí)間對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響微分時(shí)間對(duì)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(shí)間和微分時(shí)間。積分時(shí)間和微分時(shí)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)