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气动调节器实现PID控制的基本原理

时间:2017-06-15 19:58来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
基地式仪表是将测量、显示、控制和执行几都分组合设计成一个整体装置。由于仪表直接安装于被控的生产设备附近,故称为基地式或现场型仪表。基地式仪表的所有部件都装在一个机壳里,具有结构简单、动作可靠、价格便宜、运行稳定、维修方便、安全防爆等优I。一
基地式仪表是将测量、显示、控制和执行几都分组合设计成一个整体装置。由于仪表直接安装于被控的生产设备附近,故称为基地式或现场型仪表。基地式仪表的所有部件都装在一个机壳里,具有结构简单、动作可靠、价格便宜、运行稳定、维修方便、安全防爆等优I。一般情况下,用一台气动调节器与一个气动调节阀配合使用,就可解决简单调节系统的检测、指示、控制和报警全部问题。本文重点介绍气动调节器实现PID控制的基本原理。
1、气动调节器比例(P)控制规律的实现
一个假想的气动比例调节器原理如图1所示。误差的检测由波纹管A和B来实现,测量值或设定值的任何变化都将导致挡板的移动,经喷嘴挡板机构放大后,至功率放大器再进行功率放大,其输出P0又经反馈波纹管E和驱动杆F作用于挡板,最后使调节器输出P0稳定在某一值,并实现与测量值和设定值之差成比例。气动调节器的比例增益可通过改变增益调整球的上下位置进行整定,气动调节器的输出零点可通过调零弹簧进行调整,气动调节器正作用、反作用可通过改变测量信号和设定值信号输入波纹管A和B的方法来实现。在图中,测量信号进入波纹管B,设定信号进入波纹管A,气动调节器是正作用如果改为测量信号进入A,设定信号进入B,则变为反作用。
本文来自www.eadianqi.com

 气动比例调节器原理图
2、气动调节器比例积分(PI)控制规律的实现
比例控制的主要问题是存在静差。为了减少或消除静差,可以采用高增益比例控制器或开关式调节器,但会引起系统的振荡。为了实现稳定控制,同时实现无静差,可以把图1所示的比例调节器变为图2所示的PI调节器。对图1和图2进行比较可知,两者的区别只是比例控制器的调零弹簧被波纹管H和针阀I所代替。如果图2中的针阀I在波纹管H为某一固定压力时被关闭,则波纹管H的作用就相当于图1的调零弹簧。这时PI调节器就相当于P调节器。如果针阀I全开,波纹管E和H之间的作用力相平衡,这就等于没有负反馈作用,控制器就成为开关调节器。如果针阀I处于全关或全开之间的某一位置,则在测量值与设定值有一偏差时,调节器一方面由喷嘴挡板机构、功率放大器及波纹管E等实现比例控制作用,另一方面又通过针阀I和波纹管H实现积分控制作用。显然,这种PI调节器的特点是开始是比例控制,因为有负反馈,故使比例增益较小;后来是积分作用,由波纹管H来实现,因为是正反馈使控制器比例增益增大,其增大的数值是流入波纹管H或从波纹管H流出的流量之函数。因此,这种调节器能实现初始响应的低增益,然后增大增益以克服静差的问题,即完成低、高增益两种功能作用。 
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