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1、 過程儀表的定義及作用過程儀表的定義及作用1 1 調(diào)節(jié)器的功能調(diào)節(jié)器的功能（1）偏差顯示）偏差顯示 調(diào)節(jié)器的輸入電路接收測(cè)量信號(hào)和給定信號(hào)，兩者相減后的偏差信調(diào)節(jié)器的輸入電路接收測(cè)量信號(hào)和給定信號(hào)，兩者相減后的偏差信號(hào)由偏差顯示儀表顯示其大小和正負(fù)。號(hào)由偏差顯示儀表顯示其大小和正負(fù)。（2）輸出顯示）輸出顯示 調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的大小由輸出顯示儀表顯示，習(xí)慣上顯示儀表也稱調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的大小由輸出顯示儀表顯示，習(xí)慣上顯示儀表也稱閥位表。閥位表不僅顯示調(diào)節(jié)閥的開度，而且通過它還可以觀察到控制閥位表。閥位表不僅顯示調(diào)節(jié)閥的開度，而且通過它還可以觀察到控制系統(tǒng)受干擾影響后的調(diào)節(jié)過程。系統(tǒng)受干擾影響后的調(diào)節(jié)

2、過程。（3）內(nèi)、外給定的選擇）內(nèi)、外給定的選擇 當(dāng)調(diào)節(jié)器用于定值控制時(shí)，給定信號(hào)常由調(diào)節(jié)器內(nèi)部提供，稱為當(dāng)調(diào)節(jié)器用于定值控制時(shí)，給定信號(hào)常由調(diào)節(jié)器內(nèi)部提供，稱為內(nèi)內(nèi)給定給定；而在隨動(dòng)控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)往往來自調(diào)節(jié)器的外部，；而在隨動(dòng)控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)往往來自調(diào)節(jié)器的外部，則稱為則稱為外給定外給定。內(nèi)、外給定信號(hào)由內(nèi)、外給定開關(guān)進(jìn)行選擇或由軟件實(shí)。內(nèi)、外給定信號(hào)由內(nèi)、外給定開關(guān)進(jìn)行選擇或由軟件實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)。第1頁(yè)/共48頁(yè)（4）正、反作用的選擇）正、反作用的選擇 工程上，通常將調(diào)節(jié)器的輸出隨反饋輸入的增大而增大時(shí)，稱為工程上，通常將調(diào)節(jié)器的輸出隨反饋輸入的增大而增大時(shí)，稱為正作用

3、調(diào)節(jié)器正作用調(diào)節(jié)器；而將調(diào)節(jié)器的輸出隨反饋輸入的增大而減小時(shí)，稱為；而將調(diào)節(jié)器的輸出隨反饋輸入的增大而減小時(shí)，稱為反作用調(diào)節(jié)器反作用調(diào)節(jié)器。（5）手動(dòng)切換操作）手動(dòng)切換操作 在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，往往先進(jìn)行手動(dòng)操作改變調(diào)節(jié)器的輸出，在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，往往先進(jìn)行手動(dòng)操作改變調(diào)節(jié)器的輸出，待系統(tǒng)基本穩(wěn)定后再切換到自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)自動(dòng)控制時(shí)的工況不正待系統(tǒng)基本穩(wěn)定后再切換到自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)自動(dòng)控制時(shí)的工況不正?；蛘{(diào)節(jié)器失靈時(shí)，必須切換到手動(dòng)狀態(tài)以防止系統(tǒng)失控。通過調(diào)節(jié)?；蛘{(diào)節(jié)器失靈時(shí)，必須切換到手動(dòng)狀態(tài)以防止系統(tǒng)失控。通過調(diào)節(jié)器的手動(dòng)器的手動(dòng)/自動(dòng)雙向切換開關(guān)，可以對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行手動(dòng)自動(dòng)雙向切換開

4、關(guān)，可以對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)切換，而在自動(dòng)切換，而在切換過程中，又希望切換操作不會(huì)給控制系統(tǒng)帶來擾動(dòng)，即要求無擾切換過程中，又希望切換操作不會(huì)給控制系統(tǒng)帶來擾動(dòng)，即要求無擾動(dòng)切換。動(dòng)切換。（6）其它功能）其它功能 如抗積分飽和、輸出限幅、輸入越限報(bào)警、偏差報(bào)警、軟手動(dòng)抗如抗積分飽和、輸出限幅、輸入越限報(bào)警、偏差報(bào)警、軟手動(dòng)抗漂移、停電對(duì)策等，所有這些附加功能都是為了進(jìn)一步提高調(diào)節(jié)器的漂移、停電對(duì)策等，所有這些附加功能都是為了進(jìn)一步提高調(diào)節(jié)器的控制性能控制性能 第2頁(yè)/共48頁(yè)2 2 執(zhí)行器的作用執(zhí)行器的作用 執(zhí)行器在過程控制中的作用是接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，改變其閥門開度，從而達(dá)到控制介質(zhì)

5、流量的目的。執(zhí)行器直接與控制介質(zhì)接觸，是過程控制系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)。 若執(zhí)行器是采用電動(dòng)式的，則無需電/ /氣轉(zhuǎn)換器；若執(zhí)行器是采用氣動(dòng)式的，則電/ /氣轉(zhuǎn)換器是必不可少的。 3 3 安全柵安全柵 安全柵是構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的關(guān)鍵儀表，其作用一方面保證信號(hào)的正常傳輸；另一方面則控制流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量在爆炸性氣體或爆炸性混合物的點(diǎn)火能量以下，以確保過程控制系統(tǒng)的安全火花性能。 第3頁(yè)/共48頁(yè) DDZ儀表的發(fā)展簡(jiǎn)史儀表的發(fā)展簡(jiǎn)史3.2.1 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)律理想理想PID的增量式數(shù)學(xué)表達(dá)式的增量式數(shù)學(xué)表達(dá)式 ：dttdeTdtteTteKtuDIc)()(1)()()(tu

6、為調(diào)節(jié)器輸出的增量值，)(te為被控參數(shù)與給定值之差。 sTsTKsEsUsGDIcc11)()()(寫成傳遞函數(shù)形式：第一項(xiàng)為比例（P）部分，第二項(xiàng)為積分（I）部分，第三項(xiàng)為微分（D）部分；cK為調(diào)節(jié)器的比例增益，IT為積分時(shí)間（以s或min為單位），DT為微分時(shí)間（也以s或min為單位）。 第4頁(yè)/共48頁(yè)1 比例調(diào)節(jié)規(guī)律比例調(diào)節(jié)規(guī)律比例控制數(shù)學(xué)表達(dá)式比例控制數(shù)學(xué)表達(dá)式 ：( )( )cu tK e t)(tu為調(diào)節(jié)器輸出的增量值，)(te為被控參數(shù)與給定值之差。 純比例調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)特性 第5頁(yè)/共48頁(yè)浮球?yàn)樗粋鞲衅?，杠桿為控制器，活塞閥為浮球?yàn)樗粋鞲衅?，杠桿為控制器，活塞閥為執(zhí)

7、行器。如果某時(shí)刻執(zhí)行器。如果某時(shí)刻Q2加大，造成水位下降，則浮加大，造成水位下降，則浮球帶動(dòng)活塞提高，使球帶動(dòng)活塞提高，使Q1加大才能阻止水位下降。加大才能阻止水位下降。epba=ebap CyK e 如果如果e = 0，則活塞，則活塞無法提高，無法提高，Q1 無法加無法加大，調(diào)節(jié)無法進(jìn)行。大，調(diào)節(jié)無法進(jìn)行。例：自力式液位比例控制系統(tǒng)：例：自力式液位比例控制系統(tǒng)：第6頁(yè)/共48頁(yè)比例控制過程比例控制過程Q2htepQ1tttt 原來系統(tǒng)處于平衡，原來系統(tǒng)處于平衡，進(jìn)水量與出水量相等，此進(jìn)水量與出水量相等，此時(shí)進(jìn)水閥有一開度。時(shí)進(jìn)水閥有一開度。 t=0時(shí)，出水量階躍增時(shí)，出水量階躍增加，引起液位

8、下降，浮球加，引起液位下降，浮球下移帶動(dòng)進(jìn)水閥開大。下移帶動(dòng)進(jìn)水閥開大。 當(dāng)進(jìn)水量增加到與出當(dāng)進(jìn)水量增加到與出水量相等時(shí)，系統(tǒng)重新平水量相等時(shí)，系統(tǒng)重新平衡，液位也不再變化。衡，液位也不再變化。 第7頁(yè)/共48頁(yè)v 比例控制的特點(diǎn)q控制及時(shí)、適當(dāng)。只要有偏差，輸出立刻成比控制及時(shí)、適當(dāng)。只要有偏差，輸出立刻成比例地變化，偏差越大，輸出的控制作用越強(qiáng)。例地變化，偏差越大，輸出的控制作用越強(qiáng)。q控制結(jié)果存在靜差。因?yàn)?，如果被調(diào)量偏差為控制結(jié)果存在靜差。因?yàn)?，如果被調(diào)量偏差為零，調(diào)節(jié)器的輸出也就為零零，調(diào)節(jié)器的輸出也就為零 u = KC e即調(diào)節(jié)作用是以偏差存在為前提條件，不可能即調(diào)節(jié)作用是以偏差存

9、在為前提條件，不可能做到無靜差調(diào)節(jié)。做到無靜差調(diào)節(jié)。第8頁(yè)/共48頁(yè)在實(shí)際的比例控制器中，習(xí)慣上使用比例度在實(shí)際的比例控制器中，習(xí)慣上使用比例度來表來表示比例控制作用的強(qiáng)弱。示比例控制作用的強(qiáng)弱。 所謂所謂比例度比例度就是指控制器輸入偏差的相對(duì)變化就是指控制器輸入偏差的相對(duì)變化值與相應(yīng)的輸出相對(duì)變化值之比，用百分?jǐn)?shù)表示。值與相應(yīng)的輸出相對(duì)變化值之比，用百分?jǐn)?shù)表示。maxminmaxmineu(/) 100%eeuu 式中式中e為輸入偏差；為輸入偏差；u為控制器輸出的變化量；為控制器輸出的變化量；（emax - emin）為）為輸入輸入的最大變化量的最大變化量,及輸入量程；及輸入量程；（umax

10、 umin）為輸出的最大變化量，即控制器的輸）為輸出的最大變化量，即控制器的輸出量程。出量程。第9頁(yè)/共48頁(yè)如果控制器輸入、輸出量程相等，則如果控制器輸入、輸出量程相等，則: 比例度比例度:Ce1100%100%uKmaxminmaxmineu(/) 100%eeuuueeremaxeminuminumax比例度除了表比例度除了表示控制器輸入和輸示控制器輸入和輸出之間的增益外，出之間的增益外，還表明比例作用的還表明比例作用的有效區(qū)間。有效區(qū)間。第10頁(yè)/共48頁(yè)比例帶比例帶的物理意義：的物理意義：使控制器輸出變化使控制器輸出變化100%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的偏差變時(shí)，所對(duì)應(yīng)的偏差變化相對(duì)量。如化相對(duì)量

11、。如 =50%表明：表明： 控制器輸入偏差控制器輸入偏差變化變化50% ，就可使控，就可使控制器輸出變化制器輸出變化100%，若輸入偏差變化超過若輸入偏差變化超過此量，則控制器輸出此量，則控制器輸出飽和，不再符合比例飽和，不再符合比例關(guān)系。關(guān)系。uuur0100%50%umaxumin =50% =100%第11頁(yè)/共48頁(yè)例例 某比例控制器，溫度控制范圍為某比例控制器，溫度控制范圍為400800，輸出信號(hào)范圍是輸出信號(hào)范圍是420mA。當(dāng)指示指針從。當(dāng)指示指針從600變變到到700時(shí)，控制器相應(yīng)的輸出從時(shí)，控制器相應(yīng)的輸出從8mA變?yōu)樽優(yōu)?6mA。求設(shè)定的比例度。求設(shè)定的比例度。700 60

12、016 8800 40020 4/100%解解maxmaxeueu/100%50%答答 溫度的偏差在輸入量程的溫度的偏差在輸入量程的50區(qū)間內(nèi)區(qū)間內(nèi)（即（即200）時(shí)，）時(shí)，e和和u是是2倍的關(guān)系。倍的關(guān)系。u/mAe/ e420800400 =50%第12頁(yè)/共48頁(yè)2 2 比例積分控制（PIPI） 當(dāng)要求控制結(jié)果無余差時(shí)，就需要在比例控制當(dāng)要求控制結(jié)果無余差時(shí)，就需要在比例控制的基礎(chǔ)上，加積分控制作用。的基礎(chǔ)上，加積分控制作用。（1） 積分控制（I） 輸出變化量輸出變化量u(t)與輸入偏差與輸入偏差e的積分成正比的積分成正比01u(t)tIedtT當(dāng)當(dāng)e是幅值為是幅值為E的階躍時(shí)的階躍時(shí)0

13、1Eu(t)etIIdttTTTI 積分時(shí)間積分時(shí)間eEttu第13頁(yè)/共48頁(yè)q積分作用具有保持功能，積分作用具有保持功能，故積分控制可以消除余差。故積分控制可以消除余差。q積分輸出信號(hào)隨著時(shí)間逐積分輸出信號(hào)隨著時(shí)間逐漸增強(qiáng)，控制動(dòng)作緩慢，故積漸增強(qiáng)，控制動(dòng)作緩慢，故積分作用不單獨(dú)使用。分作用不單獨(dú)使用。v 積分控制的特點(diǎn)當(dāng)有偏差存在時(shí)，積分輸出將隨時(shí)間增長(zhǎng)（或當(dāng)有偏差存在時(shí)，積分輸出將隨時(shí)間增長(zhǎng)（或減?。划?dāng)偏差消失時(shí)，輸出能保持在某一值上。減小）；當(dāng)偏差消失時(shí)，輸出能保持在某一值上。eEttu第14頁(yè)/共48頁(yè) 若將比例與積分組合起來，既能控制及時(shí)，又若將比例與積分組合起來，既能控制及時(shí)

14、，又能消除余差能消除余差 。 （2） 比例積分控制（比例積分控制（PI）sTKsTKsGIIICC1111)(比例積分調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)特性 稱為PI調(diào)節(jié)器的積分增益，它定義為：在階躍信號(hào)輸入下，其輸出的最大值與純比例作用時(shí)產(chǎn)生的輸出變化之比。 IK第15頁(yè)/共48頁(yè) 3 比例微分控制比例微分控制（PD） 對(duì)于慣性較大的對(duì)象，常常希望能加快控制速對(duì)于慣性較大的對(duì)象，常常希望能加快控制速度，此時(shí)可增加微分作用。度，此時(shí)可增加微分作用。u(t)DdeTdt式中：式中：TD 微分時(shí)間微分時(shí)間 dtde 偏差變化速度偏差變化速度 理想微分理想微分（1） 微分控制（微分控制（D）eEttu第16頁(yè)/共48

15、頁(yè)q 微分作用能超前控制。微分作用能超前控制。在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，微分立即產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作微分立即產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作用，使偏差盡快地消除于萌用，使偏差盡快地消除于萌芽狀態(tài)之中。芽狀態(tài)之中。q微分對(duì)靜態(tài)偏差毫無控制能力。當(dāng)偏差存在，微分對(duì)靜態(tài)偏差毫無控制能力。當(dāng)偏差存在，但不變化時(shí)，微分輸出為零，因此不能單獨(dú)使用。但不變化時(shí)，微分輸出為零，因此不能單獨(dú)使用。必須和必須和P或或PI結(jié)合，組成結(jié)合，組成PD控制或控制或PID控制。控制。v 微分控制的特點(diǎn)eEttu第17頁(yè)/共48頁(yè)（2）比例微分控制（）比例微分控制（PD） 理想的比例微分控制理想的比例微分控制 理想微分作用

16、持續(xù)時(shí)間太短，理想微分作用持續(xù)時(shí)間太短，執(zhí)行器來不及響應(yīng)。一般使用實(shí)執(zhí)行器來不及響應(yīng)。一般使用實(shí)際的比例微分作用。際的比例微分作用。sKTsTKsGDDDCC11)(DK稱為PD調(diào)節(jié)器的微分增益，它定義為：在階躍信號(hào)輸入下，其輸出的最大跳變值與純比例作用時(shí)產(chǎn)生的輸出變化之比。 第18頁(yè)/共48頁(yè)q將比例、積分、微分三種控制規(guī)律結(jié)合在一起，將比例、積分、微分三種控制規(guī)律結(jié)合在一起，只要三項(xiàng)作用的強(qiáng)度配合適當(dāng)，既能快速調(diào)節(jié)，又只要三項(xiàng)作用的強(qiáng)度配合適當(dāng)，既能快速調(diào)節(jié)，又能消除余差，可得到滿意的控制效果。能消除余差，可得到滿意的控制效果。4 比例積分微分控制（PID）sKTsTKsTsTKsGDDI

17、IDICC1111)(第19頁(yè)/共48頁(yè)q PID控制作用中，控制作用中，比例作用是基礎(chǔ)控制；比例作用是基礎(chǔ)控制；微分作用是用于加快系微分作用是用于加快系統(tǒng)控制速度；積分作用統(tǒng)控制速度；積分作用是用于消除靜差。是用于消除靜差。3.2.2 DDZ-型基型調(diào)節(jié)器 模擬式控制器用模擬電路實(shí)現(xiàn)控制功能。其發(fā)展模擬式控制器用模擬電路實(shí)現(xiàn)控制功能。其發(fā)展經(jīng)歷了經(jīng)歷了型（用電子管）、型（用電子管）、型（用晶體管）和型（用晶體管）和型（用集成電路）。型（用集成電路）。PID調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)特性 第20頁(yè)/共48頁(yè)1 DDZ-型儀表的特點(diǎn)及外形型儀表的特點(diǎn)及外形特點(diǎn)：特點(diǎn)：測(cè)量信號(hào)：15V.DC； 外給定信號(hào)：

18、420mA.DC；內(nèi)給定信號(hào)：15V.DC； 測(cè)量與給定信號(hào)的指示精度：1；輸入阻抗影響：滿刻度的0.1； 輸出保持特性：0.1（每小時(shí)）；輸出信號(hào)：420mA.DC； 調(diào)節(jié)精度：0.5；負(fù)載電阻：250750。第21頁(yè)/共48頁(yè)1-雙針垂直指示器雙針垂直指示器2-外給定指示燈外給定指示燈3-內(nèi)給定設(shè)定輪內(nèi)給定設(shè)定輪4-自動(dòng)自動(dòng)軟手動(dòng)軟手動(dòng)硬手動(dòng)硬手動(dòng) 切換開關(guān)切換開關(guān)5-硬手動(dòng)操作桿硬手動(dòng)操作桿6-輸出指示器輸出指示器7-軟手動(dòng)操作板鍵軟手動(dòng)操作板鍵第22頁(yè)/共48頁(yè)DDZ-DDZ-基型調(diào)節(jié)器由控制單元和指示單元組成?？刂茊卧ㄝ斎腚娐?、PDPD與PIPI電路、輸出電路、軟手動(dòng)與硬手動(dòng)操作

19、電路；指示單元包括輸入信號(hào)指示電路和給定信號(hào)指示電路。 全刻度指示調(diào)節(jié)器的構(gòu)成框圖 2 全刻度指示調(diào)節(jié)器的構(gòu)成原理全刻度指示調(diào)節(jié)器的構(gòu)成原理 第23頁(yè)/共48頁(yè) 全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實(shí)例第24頁(yè)/共48頁(yè)輸入電路的主要作用一是用來獲得與輸入信號(hào)輸入電路的主要作用一是用來獲得與輸入信號(hào)Vi和給定信號(hào)和給定信號(hào)Vs之差之差成比例的偏差信號(hào)；二是將偏差信號(hào)進(jìn)行電平移動(dòng)。成比例的偏差信號(hào)；二是將偏差信號(hào)進(jìn)行電平移動(dòng)。求偏差求偏差 e ：V01 = k ( Vs Vi ) 1 輸入電路輸入電路第25頁(yè)/共48頁(yè) 因測(cè)量信因測(cè)量信號(hào)號(hào)Vi和給定信和給定信號(hào)號(hào)Vs分別通過分別通過

20、雙臂電阻差模雙臂電阻差模輸入到運(yùn)放輸入到運(yùn)放A1的同相和反相的同相和反相輸入端。輸入端?？闪谐鰞奢斎牍?jié)點(diǎn)的電流方程：可列出兩輸入節(jié)點(diǎn)的電流方程：RVVVRVORVVBFFFi)21(01RVVRVVRVOBTTST而而 VTVF 則則 V01 = 2（Vi VS） 第26頁(yè)/共48頁(yè)采用差動(dòng)輸入電路，輸入阻抗很高，不從信號(hào)采用差動(dòng)輸入電路，輸入阻抗很高，不從信號(hào)Vi、VS取用電流，使測(cè)量信號(hào)不受衰減，取用電流，使測(cè)量信號(hào)不受衰減，（2） 求偏差求偏差 Vi VS，進(jìn)行偏差運(yùn)算。進(jìn)行偏差運(yùn)算。（3）將偏差放大將偏差放大 為了提高調(diào)節(jié)器對(duì)偏差的靈敏度，對(duì)其后的運(yùn)為了提高調(diào)節(jié)器對(duì)偏差的靈敏度，對(duì)其后

21、的運(yùn)算有利，這里先將偏差放大兩倍。算有利，這里先將偏差放大兩倍。 電路的特點(diǎn)（1）輸入阻抗高輸入阻抗高第27頁(yè)/共48頁(yè) 2、 PD電路分析 PD電路以以A2為核心組成。微分作用可選擇用與為核心組成。微分作用可選擇用與不用。開關(guān)不用。開關(guān)S8打向打向“斷斷”時(shí)，構(gòu)成時(shí)，構(gòu)成 P電路；開關(guān)電路；開關(guān)S8打向打向“通通”時(shí)，構(gòu)成時(shí)，構(gòu)成 PD電路。電路。第28頁(yè)/共48頁(yè)qPD傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)ID得得DDTRsInsVsV)()()(01)(111)(1)(0101sVsCRsCnnsCRsVnnsIDDDDDD)(111)(01sVsCRsCnRnsVDDDDT第29頁(yè)/共48頁(yè)式中：式中：n=

22、Kn=KD D DDdCnRT 微分時(shí)間常數(shù)微分時(shí)間常數(shù)ID又因又因 得得 )(1)(02sVasVF)(11)(0102sVsCRsCnRnasVDDDD第30頁(yè)/共48頁(yè)q 階躍響應(yīng)階躍響應(yīng) n0201V ( )1(1)V ( )DtTtnetn當(dāng)當(dāng)V01為階躍信號(hào)時(shí)，為階躍信號(hào)時(shí)，V02的的階躍響應(yīng)為階躍響應(yīng)為V02TD/nV01/n63%t 可見，此電可見，此電路的微分是實(shí)際路的微分是實(shí)際的微分。的微分。 第31頁(yè)/共48頁(yè) 當(dāng)當(dāng) S8 置于置于“斷斷”時(shí)，微分被切除，時(shí)，微分被切除，A2只作比只作比例運(yùn)算。有例運(yùn)算。有1211OOVVn21OOVVn這時(shí)微分電容被開關(guān)這時(shí)微分電容被開

23、關(guān)S8接在接在9.1K分壓電阻兩端，分壓電阻兩端，使使CD右端始終跟隨右端始終跟隨電壓電壓V01/n。當(dāng)開關(guān)。當(dāng)開關(guān)S8切換到切換到“通通”時(shí)時(shí)，保證無擾動(dòng)切換。，保證無擾動(dòng)切換。第32頁(yè)/共48頁(yè) 3、PI電路分析電路分析 它接收以10V為基準(zhǔn)的PD電路的輸出信號(hào)V02，進(jìn)行PI運(yùn)算后，輸出以10V為基準(zhǔn)的15V電壓V03，送至輸出電路。該電路由A3、R1、C1、CM等組成。S3為積分檔切換開關(guān)，S1、S2為自動(dòng)、軟手動(dòng)、硬手動(dòng)聯(lián)動(dòng)切換開關(guān)，該電路除了實(shí)現(xiàn)PI運(yùn)算外，手動(dòng)操作信號(hào)也從該級(jí)輸入。A3的輸出接電阻和二極管，然后通過射極跟隨器輸出。 由于由于電容電容CM積分積分需要較大電流，在需要

24、較大電流，在A3輸輸出端加一功放三極管。出端加一功放三極管。第33頁(yè)/共48頁(yè)qPI傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)S1S1置于“自動(dòng)”位置、S3S3分別置于“1 1”、“1010”檔時(shí)的簡(jiǎn)化電路：根據(jù)基爾霍夫第一定律，輸出量與輸入量之間的拉氏變換式為：根據(jù)基爾霍夫第一定律，輸出量與輸入量之間的拉氏變換式為：0/1)()()(/ )(/1)()(030202sCsVsVRsVmsVsCsVsVMFIFIF第34頁(yè)/共48頁(yè)S3打向打向10檔時(shí)：檔時(shí)： m=10S3打向打向1檔時(shí)：檔時(shí)： m=1 )()(03sKVsVFsCKRCCKsCmRCCsVsVMIMIIIMI11 1111 )()(0203sTKsT

25、CCsCKRsCmRCCsVsVIIIMIMIIIMI11111111)()(0203第35頁(yè)/共48頁(yè)P(yáng)ID運(yùn)算電路由由PI和和PD兩個(gè)運(yùn)算電路串聯(lián)而成，兩個(gè)運(yùn)算電路串聯(lián)而成，由于輸入電路中已采取電平移動(dòng)措施，故這里各信號(hào)電壓由于輸入電路中已采取電平移動(dòng)措施，故這里各信號(hào)電壓都是以都是以VB=10V為基準(zhǔn)起算的。為基準(zhǔn)起算的。 PIPD第36頁(yè)/共48頁(yè)4 輸出電路輸出電路其任務(wù)是將其任務(wù)是將PID電路輸出電壓電路輸出電壓VO3 =15V變換變換為為420mA的電流輸出，并將基準(zhǔn)電平移至的電流輸出，并將基準(zhǔn)電平移至0V。在在A4后面用后面用VT1、VT2組成復(fù)合管，進(jìn)行電流組成復(fù)合管，進(jìn)行電

26、流放大，同時(shí)以強(qiáng)烈的電流負(fù)反饋來保證良好的恒流放大，同時(shí)以強(qiáng)烈的電流負(fù)反饋來保證良好的恒流特性。特性。第37頁(yè)/共48頁(yè)取：?。?R3 = R4=10K，R1 = R2 = 4R3 34124OfVV 由由V+V-得得 fORI24 q轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換關(guān)系 4031034223424545124RVVVRVVVRVVVVRRRVVBFBFFfBBBT第38頁(yè)/共48頁(yè)fOORVI43 則則BfOOIIII 而而0301 54 2044 62.5fVImAR若取若取 R1 = 4（R3+ Rf）= 40.25K時(shí)，時(shí)，可以精確獲得關(guān)系：可以精確獲得關(guān)系：第39頁(yè)/共48頁(yè)5 調(diào)節(jié)器的整機(jī)傳遞函數(shù) 輸

27、入電路、及運(yùn)算電路、輸出電路的傳遞函數(shù)皆已獲得，整個(gè)調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)框圖 25011111112)()()(0sKTsTsKTsTCCnsVsVsIiiidddMIsi整機(jī)傳遞函數(shù)可表示為整機(jī)傳遞函數(shù)可表示為 :第40頁(yè)/共48頁(yè)6 手動(dòng)操作電路及無擾切換手動(dòng)操作電路及無擾切換通過切換開關(guān)通過切換開關(guān)S1可以選擇自動(dòng)調(diào)節(jié)可以選擇自動(dòng)調(diào)節(jié)“A”、軟手動(dòng)、軟手動(dòng)操作操作“M”、硬手動(dòng)操作、硬手動(dòng)操作“H”三種控制方式。三種控制方式。 AM無沖擊無沖擊1) A、M間的切換間的切換S1從從A切換到切換到M時(shí)時(shí)：斷開斷開A3的輸入的輸入CM無放電回路無放電回路VO3保持不變保持不變第41頁(yè)/共48頁(yè)S42閉

28、合閉合-VM接入接入按按TI =100s的時(shí)間積分的時(shí)間積分 S41閉合閉合-VM接入接入按按TI =6s的時(shí)間積分的時(shí)間積分同理，同理，S43（或（或S44）閉合）閉合+VM接入接入反向積分反向積分 用這種手用這種手動(dòng)操作來改變動(dòng)操作來改變調(diào)節(jié)器輸出，調(diào)節(jié)器輸出，信號(hào)變化比較信號(hào)變化比較緩和，稱為緩和，稱為 “軟手動(dòng)軟手動(dòng)”。第42頁(yè)/共48頁(yè)2) A、H間的切換間的切換當(dāng)切換開關(guān)當(dāng)切換開關(guān)S1由自動(dòng)位置由自動(dòng)位置A，切向硬手動(dòng)切向硬手動(dòng) H 時(shí)，放大器時(shí)，放大器A3接成具有慣性的比例電路。接成具有慣性的比例電路。 由于由于CM充充電迅速，電迅速，A3的輸出近似的輸出近似為比例電路。為比例電

29、路。 第43頁(yè)/共48頁(yè))()1()(3sVsCRRsVOMFHH 3( )1( )1OFHHFMVsRVsRR C s v 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) T = RFCM =301031010-6 = 0.3s可見，可見，VH 改變時(shí)，改變時(shí)，VO3很快達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值。很快達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值。vAH前，須先調(diào)前，須先調(diào)RPH與當(dāng)時(shí)的與當(dāng)時(shí)的VO3一致，才能一致，才能做到無擾動(dòng)切換。做到無擾動(dòng)切換。 MH也同樣。也同樣。第44頁(yè)/共48頁(yè)3) M、HA間的切換間的切換 S1由由A切向切向M或或H時(shí)，聯(lián)動(dòng)開關(guān)同時(shí)將積分電容時(shí)，聯(lián)動(dòng)開關(guān)同時(shí)將積分電容CI接接VB，使，使VCI始終等于始終等于V02

30、。當(dāng)。當(dāng)S1再由再由H、M切回切回A時(shí)，由于電壓沒有突變，切換也是無擾動(dòng)的。時(shí)，由于電壓沒有突變，切換也是無擾動(dòng)的。自動(dòng)（自動(dòng)（A）軟手動(dòng)（軟手動(dòng)（M） 無擾無擾 無擾無擾硬手動(dòng)（硬手動(dòng)（H）無擾無擾有擾有擾總結(jié)：總結(jié)：第45頁(yè)/共48頁(yè) DDZ-III型調(diào)節(jié)器軟、硬手動(dòng)的切換過程可型調(diào)節(jié)器軟、硬手動(dòng)的切換過程可總結(jié)為總結(jié)為:1)自動(dòng)切換到軟手動(dòng)，無需平衡即可做到無 擾動(dòng)切換；2) 軟手動(dòng)切換到硬手動(dòng)，需平衡后切換才能 做到無擾動(dòng)切換；3) 硬手動(dòng)切換到軟手動(dòng)，無需平衡即可做到 無擾動(dòng)切換；4) 軟手動(dòng)切換到自動(dòng)，無需平衡即可做到無 擾動(dòng)切換。 第46頁(yè)/共48頁(yè)7 指示電路指示電路 現(xiàn)以輸入信號(hào)指示電路為例進(jìn)行討論。 調(diào)節(jié)器采用雙針指示式電表，全量程地指示測(cè)量值與給定值。偏差大小由兩個(gè)指針間的距離反映，當(dāng)兩針重合時(shí)，偏差為零。S5切換到“標(biāo)定”時(shí)，可進(jìn)行示值標(biāo)定。 流過動(dòng)圈表頭的電流為OiOOORVRVII0第47頁(yè)/共48頁(yè)感謝您的觀看！第48頁(yè)/共48頁(yè)