第四章调节单元2电子教案.ppt

调节器的信号： 输入信号、内设定信号：1～5V直流电压； 外设定信号：4～20mA直流电流，（它经过250Ω精密电阻转换成1～5V直流电压） 调节器的工作状态：有“自动”、“软手动”、“硬手动”及“保持”四种。 “自动”状态：测量信号与设定信号通过输入电路进行比较，由比例微分电路、比例积分电路对其偏差进行PD和PI运算后，再经过电路转换为4～20mA直流电流，作为调节器的输出信号去控制执行器。 “软手动”状态：可以通过选择键位调节器处于“保持’’(即它的输出保持切换前瞬间的数值)状态，或使输出电流可按快或慢两种速度线性地增加或减小，以对工艺过程进行手动控制 “硬手动”状态：调节器的输出与手操电压成比例，即输出值与硬手动操作杆的位置一一对应。 调节器的“正”、“反”作用： 正偏差-----调节器中将偏差e定义为测量值与设定值之差（e＝y－r），在测量值大于设定值时。 负偏差-----测量值小于设定值。 “正”作用-----调节器的输出随着正偏差的增加而增加。若是负偏差，情况相反。 “反”作用-----调节器的输出随着正偏差的增加而减小。若是负偏差，情况相反。 4.1.1输入电路 作用： 1）将测量信号Vi和设定信号Vs相减，得到偏差信号，再将偏差放大两倍后输出；（其输出信号将送至比例微分电路。） 2）是电平移动，将以零伏为基准的Vi和Vs转换成以电平VB（10V）为基准的输出信号VO1。 VB IC1 R1 R6 － + R2 R4 R7 R3 VS Vi Vo1 R8 R5 F T 电路图： 电路分析： 输入电路的传递函数 4.1.2 比例微分电路 作用： 接收以10V电平为基准的偏差信号VO1，进行比例微分运算，其输出电压信号VO2送给比例积分电路。 RP 1 a R1 RD 断 CD V02 K IC2 1KΩ 9.1KΩ 通 + － V01 VB VB RP 1 a V02 IC2 + － VT RD CD 1KΩ 9.1KΩ V01 VB 无源比例微分网络 比例电路 微分电路构成 比例微分电路的作用是对输入电路的输出信号VO1进行比例微分运算。电路如图所示。将PD电路分为无源比例微分网络图和比例运算电路图两部分单独进行分析。 充电结束时， 9.1KΩ电阻上的电压全部加到电容CD上，此时 VCD（∞）=9.1 VO1 /10.1 并保持该值不变。 比例微分电路的输出信号VO２与VT成简单的比例放大关系，因为比例系数为α，所以有 VO２＝ αVO1 电路图： 电路分析： 比例微分电路是由无源比例微分网络和比例运算放大器两部分组成的。RC环节对输入信号进行比例微分运算，比例运算放大器起比例放大作用。 比例微分电路的传递函数： 4.1.3 比例积分电路 作用： 接收以10V为基准的PD电路的输出信号VO2，进行PI运算后，输出以10V为基准的l～5V电压VO3，送至输出电路。 VB 24V V02 自 CI ×1 K1 － + IC3 DW BG1 2.4K D 3.9K 软 硬 硬 软 自 K2 ×10 9.1K RI 1K V03 自 CM K1 D 3.9K 软 硬 硬 软 自 K2 自 K3 K1 D 3.9K 软 硬 硬 软 自 K2 电路图： CM V03 V02 CI － + IC3 RI PI电路的等效电路 电路分析： 4.1.4 整机PID电路传递函数 调节器的PID电路由输入电路、PD电路和PI电路三个环节串联组成。其传递函数应是这三个环节传递函数的乘积。 由于相互干扰系数F的存在，实际的整定参数与刻度值之间存在换算关系。 4.1.5 输出电路 作用：将PID电路输出以VB的l～5V直流电压信号转换成4—20mA直流电流输出，它实际上是一个具有电平移动的电压—电流转换器。 电路图： 4.1.6手动操作电路 手动操作电路分为硬手动操作和软手动操作两种形式，是在比例积分电路中附加手操电路实现的。 电路图： 软手动操作：调节器的输出电流与手动输入电压成积分关系。硬手动操作：调节器的输出电流与手动输入电压成比例关系。 DDZ-III型调节器的自动、软、硬手动的切换过程可总结为：1）自动切换到软手动，无需平衡即可做到无扰动切换。2）软手动切换到硬手动，需平衡后切换才能做到无扰动切换。3）硬手动切换到软手动，无需平衡即可做到无扰动切换。4）软手动切换到自动，无需平衡即可做到无扰动切换。 4.1.7 指示电路 输入信号的指示电路与设定值信号的指示电路完全一样。调节器采用双针电表，全量程地指示测量值和设定值。偏差的大小有两个指针间的距