第3章_過程控制儀表(上)

1、 第第3 3章章 過程控制儀表過程控制儀表(上上) 1 1）熟悉調(diào)節(jié)器的功能要求，掌握基本調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)學(xué)表示及）熟悉調(diào)節(jié)器的功能要求，掌握基本調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)學(xué)表示及 其響應(yīng)特性；其響應(yīng)特性； 2 2）熟悉）熟悉 DDZ-DDZ-型調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成、電路原理及其應(yīng)用特型調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成、電路原理及其應(yīng)用特 點；點； 3 3）了解智能調(diào)節(jié)器的硬件和軟件構(gòu)成；）了解智能調(diào)節(jié)器的硬件和軟件構(gòu)成； 4 4）掌握）掌握SLPCSLPC可編程控制器的硬件構(gòu)成及工作原理；可編程控制器的硬件構(gòu)成及工作原理； 5 5）熟悉）熟悉SLPCSLPC可編程控制器的模塊指令及編程方法；可編程控制器的模塊指令及編程方法； 6

2、 6）了解各類執(zhí)行器的組成原理和使用特點，熟悉氣動執(zhí)行器）了解各類執(zhí)行器的組成原理和使用特點，熟悉氣動執(zhí)行器 的應(yīng)用特點；的應(yīng)用特點； 7 7）了解電）了解電/ /氣轉(zhuǎn)換器與閥門定位器的工作原理氣轉(zhuǎn)換器與閥門定位器的工作原理 8 8）熟悉智能式電動執(zhí)行器的功能特點；）熟悉智能式電動執(zhí)行器的功能特點； 9 9）熟悉安全柵的基本類型及構(gòu)成原理。）熟悉安全柵的基本類型及構(gòu)成原理。 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量信號和給定信號，兩者相減后的偏差信調(diào)節(jié)器的輸入電路接收測量信號和給定信號，兩者相減后的偏差信 號

3、由偏差顯示儀表顯示其大小和正負(fù)。號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)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，給定信號常由調(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，給定信號常由調(diào)節(jié)器內(nèi)部提供，稱為內(nèi)內(nèi) 給定給定；而在隨動控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的給定信

4、號往往來自調(diào)節(jié)器的外部，；而在隨動控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的給定信號往往來自調(diào)節(jié)器的外部， 則稱為則稱為外給定外給定。內(nèi)、外給定信號由內(nèi)、外給定開關(guān)進行選擇或由軟件實。內(nèi)、外給定信號由內(nèi)、外給定開關(guān)進行選擇或由軟件實 現(xiàn)。現(xiàn)。 （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，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，稱為 正作用調(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，稱為；而將調(diào)節(jié)器的輸出隨反饋輸入的增大而減小時，稱為 反作用調(diào)節(jié)器反作用調(diào)節(jié)器。 （5）手動切換操作）手動切換操作 在控制系統(tǒng)投入運行時，往往先進行手動操

5、作改變調(diào)節(jié)器的輸出，在控制系統(tǒng)投入運行時，往往先進行手動操作改變調(diào)節(jié)器的輸出， 待系統(tǒng)基本穩(wěn)定后再切換到自動運行狀態(tài)；當(dāng)自動控制時的工況不正待系統(tǒng)基本穩(wěn)定后再切換到自動運行狀態(tài)；當(dāng)自動控制時的工況不正 ?；蛘{(diào)節(jié)器失靈時，必須切換到手動狀態(tài)以防止系統(tǒng)失控。通過調(diào)節(jié)常或調(diào)節(jié)器失靈時，必須切換到手動狀態(tài)以防止系統(tǒng)失控。通過調(diào)節(jié) 器的手動器的手動/自動雙向切換開關(guān)，可以對調(diào)節(jié)器進行手動自動雙向切換開關(guān)，可以對調(diào)節(jié)器進行手動/自動切換，而在自動切換，而在 切換過程中，又希望切換操作不會給控制系統(tǒng)帶來擾動，即要求無擾切換過程中，又希望切換操作不會給控制系統(tǒng)帶來擾動，即要求無擾 動切換。動切換。 （6）其它

6、功能）其它功能 如抗積分飽和、輸出限幅、輸入越限報警、偏差報警、軟手動抗如抗積分飽和、輸出限幅、輸入越限報警、偏差報警、軟手動抗 漂移、停電對策等，所有這些附加功能都是為了進一步提高調(diào)節(jié)器的漂移、停電對策等，所有這些附加功能都是為了進一步提高調(diào)節(jié)器的 控制性能控制性能 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，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， 改變其閥門開度，從而達到控制介質(zhì)流量的目的。執(zhí)行器直接改變其閥門開度，從而達到控制介質(zhì)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)。與控制介質(zhì)接觸，是過程控制系統(tǒng)的最薄

7、弱環(huán)節(jié)。 若執(zhí)行器是采用電動式的，則無需電若執(zhí)行器是采用電動式的，則無需電/ /氣轉(zhuǎn)換器；若執(zhí)行器氣轉(zhuǎn)換器；若執(zhí)行器 是采用氣動式的，則電是采用氣動式的，則電/ /氣轉(zhuǎn)換器是必不可少的。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 面保證信號的正常傳輸；另一方面則控制流入危險場所的能量面保證信號的正常傳輸；另一方面則控制流入危險場所的能量 在爆炸性氣體或爆炸性混合物的點火能量以下，以確保過程控在爆炸性氣體或爆炸性混合物的點火能量以下，以確保過程控 制系統(tǒng)的安全火花性能。制系統(tǒng)的安全火花性能。

8、DDZ儀表的發(fā)展簡史儀表的發(fā)展簡史 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)表達式的增量式數(shù)學(xué)表達式 ： dt tde Tdtte T teKtu D I c )( )( 1 )()( )(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。 sTs T K sE sU sG D I cc 1 1 )( )( )( 寫成傳遞函數(shù)形式寫成傳遞函數(shù)形式： 第一項為比例（P）部分，第二項為積分（I）部分，第三項為微分（D）部分； c K 為調(diào)節(jié)器的比例增益，I T 為積分時間（以s或min為單位），D T 為微分時間（也以s或min為單位）。 1 比例

9、調(diào)節(jié)規(guī)律比例調(diào)節(jié)規(guī)律 比例控制數(shù)學(xué)表達式比例控制數(shù)學(xué)表達式 ： ( )( ) c u 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 浮球為水位傳感器，杠桿為控制器，活塞閥為浮球為水位傳感器，杠桿為控制器，活塞閥為 執(zhí)行器。如果某時刻執(zhí)行器。如果某時刻Q2加大，造成水位下降，則浮加大，造成水位下降，則浮 球帶動活塞提高，使球帶動活塞提高，使Q1加大才能阻止水位下降。加大才能阻止水位下降。 e p b a =e b a p C yK 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)無法進行。大，

10、調(diào)節(jié)無法進行。 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)： 比例控制過程比例控制過程 Q2 h t e p Q1 t t t t 原來系統(tǒng)處于平衡，原來系統(tǒng)處于平衡， 進水量與出水量相等，此進水量與出水量相等，此 時進水閥有一開度。時進水閥有一開度。 t=0時，出水量階躍增時，出水量階躍增 加，引起液位下降，浮球加，引起液位下降，浮球 下移帶動進水閥開大。下移帶動進水閥開大。 當(dāng)進水量增加到與出當(dāng)進水量增加到與出 水量相等時，系統(tǒng)重新平水量相等時，系統(tǒng)重新平 衡，液位也不再變化。衡，液位也不再變化。 v 比例控制的特點比例控制的特點 q控制及時、適當(dāng)。只要有偏差，輸出立刻成比控制

11、及時、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。例地變化，偏差越大，輸出的控制作用越強。 q控制結(jié)果存在靜差。因為，如果被調(diào)量偏差為控制結(jié)果存在靜差。因為，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)。 在實際的比例控制器中，習(xí)慣上使用比例度在實際的比例控制器中，習(xí)慣上使用比例度來表來表 示比例控制作用的強弱。示比例控制作用的強弱。 所謂所謂比例度比例度就是指控制器輸入偏差的相對變化就是指控制器輸入偏差的相對變化

12、 值與相應(yīng)的輸出相對變化值之比，用百分?jǐn)?shù)表示。值與相應(yīng)的輸出相對變化值之比，用百分?jǐn)?shù)表示。 maxminmaxmin eu (/) 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 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。 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: C e1 100%100% uK maxminmaxmin eu (/) 100%

13、 eeuu u e er emax emin umin umax 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。 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，所對應(yīng)的偏差變時，所對應(yīng)的偏差變 化相對量。如化相對量。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)

14、系。關(guān)系。 u u ur 0 100% 50% umaxumin =50% =100% 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， 輸出信號范圍是輸出信號范圍是420mA。當(dāng)指示指針從。當(dāng)指示指針從600變變 到到700時，控制器相應(yīng)的輸出從時，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 60016 8 800 40020 4 /100% 解解 maxmax eu eu /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，）時，e和和u是是2倍的關(guān)系。倍的關(guān)系。

15、u/mA e/ e 4 20 800400 =50% 2 2 比例積分控制（比例積分控制（PIPI） 當(dāng)要求控制結(jié)果無余差時，就需要在比例控制當(dāng)要求控制結(jié)果無余差時，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 0 1 u(t) t I edt T 當(dāng)當(dāng)e是幅值為是幅值為E的階躍時的階躍時 0 1E u(t)e t II dtt TT TI 積分時間積分時間 e E t t u 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

16、以消除余差。 q積分輸出信號隨著時間逐積分輸出信號隨著時間逐 漸增強，控制動作緩慢，故積漸增強，控制動作緩慢，故積 分作用不單獨使用。分作用不單獨使用。 v 積分控制的特點積分控制的特點 當(dāng)有偏差存在時，積分輸出將隨時間增長（或當(dāng)有偏差存在時，積分輸出將隨時間增長（或 減?。划?dāng)偏差消失時，輸出能保持在某一值上。減?。?；當(dāng)偏差消失時，輸出能保持在某一值上。 e E t t u 若將比例與積分組合起來，既能控制及時，又若將比例與積分組合起來，既能控制及時，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） sTK sT KsG II I CC 1 1 1 1 )( 比例積分

17、調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)特性 稱為稱為PI調(diào)節(jié)器的積分增益，它定義調(diào)節(jié)器的積分增益，它定義 為：在階躍信號輸入下，其輸出的最為：在階躍信號輸入下，其輸出的最 大值與純比例作用時產(chǎn)生的輸出變化大值與純比例作用時產(chǎn)生的輸出變化 之比。之比。 I K 3 比例微分控制比例微分控制（PD） 對于慣性較大的對象，常常希望能加快控制速對于慣性較大的對象，常常希望能加快控制速 度，此時可增加微分作用。度，此時可增加微分作用。 u(t) D de T dt 式中：式中：TD 微分時間微分時間 dt de 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） e E t t u q 微分作用能超

18、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)生強烈的調(diào)節(jié)作微分立即產(chǎn)生強烈的調(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微分對靜態(tài)偏差毫無控制能力。當(dāng)偏差存在，微分對靜態(tài)偏差毫無控制能力。當(dāng)偏差存在， 但不變化時，微分輸出為零，因此不能單獨使用。但不變化時，微分輸出為零，因此不能單獨使用。 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?？刂?。 v 微分控制的特點微分控制的特點 e E t t u （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

19、分作用持續(xù)時間太短，理想微分作用持續(xù)時間太短， 執(zhí)行器來不及響應(yīng)。一般使用實執(zhí)行器來不及響應(yīng)。一般使用實 際的比例微分作用。際的比例微分作用。 s K T sT KsG D D D CC 1 1 )( D K 稱為PD調(diào)節(jié)器的微分增益，它定義為： 在階躍信號輸入下，其輸出的最大跳變 值與純比例作用時產(chǎn)生的輸出變化之比。 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， 只要三項作用的強度配合適當(dāng)，既能快速調(diào)節(jié)，又只要三項作用的強度配合適當(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（比例積分

20、微分控制（PID） s K T sTK sT sT KsG D D II D I CC 1 1 1 1 )( 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)器型基型調(diào)節(jié)器 模擬式控制器用模擬電路實現(xiàn)控制功能。其發(fā)展模擬式控制器用模擬電路實現(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 1 DDZ-型儀表

21、的特點及外形型儀表的特點及外形 特點：特點： 測量信號：測量信號：15V.DC； 外給定信號：外給定信號：420mA.DC； 內(nèi)給定信號：內(nèi)給定信號：15V.DC； 測量與給定信號的指示精度：測量與給定信號的指示精度：1； 輸入阻抗影響：輸入阻抗影響：滿刻度的滿刻度的0.1； 輸出保持特性：輸出保持特性：0.1（每小時）；（每小時）； 輸出信號：輸出信號：420mA.DC； 調(diào)節(jié)精度：調(diào)節(jié)精度：0.5； 負(fù)載電阻：負(fù)載電阻：250750。 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-自動自動軟手動軟手動硬手動硬手動 切換開關(guān)切換開關(guān) 5-硬

22、手動操作桿硬手動操作桿 6-輸出指示器輸出指示器 7-軟手動操作板鍵軟手動操作板鍵 DDZ-DDZ-基型調(diào)節(jié)器由控制單元和指示單元組成。控制單元包括輸基型調(diào)節(jié)器由控制單元和指示單元組成。控制單元包括輸 入電路、入電路、PDPD與與PIPI電路、輸出電路、軟手動與硬手動操作電路；指示單元電路、輸出電路、軟手動與硬手動操作電路；指示單元 包括輸入信號指示電路和給定信號指示電路。包括輸入信號指示電路和給定信號指示電路。 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 全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實例全刻度指示調(diào)節(jié)器的線路實例 輸入電路的主要作用一是用來獲得與輸入信號輸

23、入電路的主要作用一是用來獲得與輸入信號Vi和給定信號和給定信號Vs之差之差 成比例的偏差信號；二是將偏差信號進行電平移動。成比例的偏差信號；二是將偏差信號進行電平移動。 求偏差求偏差 e ：V01 = k ( Vs Vi ) 1 輸入電路輸入電路 因測量信因測量信 號號Vi和給定信和給定信 號號Vs分別通過分別通過 雙臂電阻差模雙臂電阻差模 輸入到運放輸入到運放A1 的同相和反相的同相和反相 輸入端。輸入端。可列出兩輸入節(jié)點的電流方程：可列出兩輸入節(jié)點的電流方程： R VVV R VO R VV BF FFi ) 2 1 ( 01 R VV R VV R VO BTTST 而而 VTVF 則則

24、 V01 = 2（Vi VS） 采用差動輸入電路，輸入阻抗很高，不從信號采用差動輸入電路，輸入阻抗很高，不從信號 Vi、VS取用電流，使測量信號不受衰減，取用電流，使測量信號不受衰減， （2） 求偏差求偏差 Vi VS， ，進行偏差運算。 進行偏差運算。 （3）將偏差放大將偏差放大 為了提高調(diào)節(jié)器對偏差的靈敏度，對其后的運為了提高調(diào)節(jié)器對偏差的靈敏度，對其后的運 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。 電路的特點電路的特點 （1）輸入阻抗高輸入阻抗高 2、 PD電路分析電路分析 PD電路電路以以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

25、用。開關(guān)S8打向打向“斷斷”時，構(gòu)成時，構(gòu)成 P電路；開關(guān)電路；開關(guān)S8 打向打向“通通”時，構(gòu)成時，構(gòu)成 PD電路。電路。 qPD傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) ID 得得 DDT RsI n sV sV)( )( )( 01 )( 1 1 1 )( 1 )( 01 01 sV sCR sC n n sC R sV n n sI DD D D D D )( 1 11 )( 01 sV sCR sCnR n sV DD DD T 式中：式中：n=Kn=KD D DDd CnRT 微分時間常數(shù)微分時間常數(shù) ID 又因又因 得得 )( 1 )( 02 sV a sVF )( 1 1 )( 0102 sV sCR

26、 sCnR n a sV DD DD q 階躍響應(yīng)階躍響應(yīng) n 0201 V ( )1(1)V ( ) D t T tnet n 當(dāng)當(dāng)V01為階躍信號時，為階躍信號時，V02的的階躍響應(yīng)為階躍響應(yīng)為 V02 TD/n V01/n 63% t 可見，此電可見，此電 路的微分是實際路的微分是實際 的微分。的微分。 當(dāng)當(dāng) S8 置于置于“斷斷”時，微分被切除，時，微分被切除，A2只作比只作比 例運算。有例運算。有 12 11 OO VV n 21OO VV n 這時微分電容被開關(guān)這時微分電容被開關(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)

27、開關(guān)。當(dāng)開關(guān)S8切換到切換到 “通通”時時，保證無擾動切換。，保證無擾動切換。 3、PI電路分析電路分析 它接收以它接收以10V為基準(zhǔn)的為基準(zhǔn)的PD電路的輸出信號電路的輸出信號V02，進行，進行PI運運 算后，輸出以算后，輸出以10V為基準(zhǔn)的為基準(zhǔn)的15V電壓電壓V03，送至輸出電路。該，送至輸出電路。該 電路由電路由A3、R1、C1、CM等組成。等組成。S3為積分檔切換開關(guān)，為積分檔切換開關(guān)，S1、 S2為自動、軟手動、硬手動聯(lián)動切換開關(guān)，該電路除了實現(xiàn)為自動、軟手動、硬手動聯(lián)動切換開關(guān)，該電路除了實現(xiàn) PI運算外，手動操作信號也從該級輸入。運算外，手動操作信號也從該級輸入。A3的輸出接電阻

28、和的輸出接電阻和 二極管，然后通過射極跟隨器輸出。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。 qPI傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) S1S1置于置于“自動自動”位置、位置、S3S3分別置于分別置于“1 1”、“1010”檔檔 時的簡化電路：時的簡化電路： 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 )()( 030202 sC sVsV R sVmsV sC sVsV M F I F I F S3打

29、向打向10檔時：檔時： m=10 S3打向打向1檔時：檔時： m=1 )()( 03 sKVsV F sCKRC C K sCmRC C sV sV MIM I IIM I 1 1 1 1 1 1 )( )( 02 03 sTK sT C C sCKR sCmR C C sV sV II I M I MI II M I 1 1 1 1 1 1 1 1 )( )( 02 03 PID運算電路運算電路由由PI和和PD兩個運算電路串聯(lián)而成，兩個運算電路串聯(lián)而成， 由于輸入電路中已采取電平移動措施，故這里各信號電壓由于輸入電路中已采取電平移動措施，故這里各信號電壓 都是以都是以VB=10V為基準(zhǔn)起算的

30、。為基準(zhǔn)起算的。 PIPD 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，進行電流組成復(fù)合管，進行電流 放大，同時以強烈的電流負(fù)反饋來保證良好的恒流放大，同時以強烈的電流負(fù)反饋來保證良好的恒流 特性。特性。 取：?。?R3 = R4=10K，R1 = R2 = 4R3 3 4 1 24 Of VV 由由V+V-得得 fOR I 24 q轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換關(guān)系 4 03 1 03 4 2 23 4 24 5 4 5 124 R

31、VVV R VVV R VV VVR RR V V BFBF Ff BB B T f O O R V I 4 3 則則 BfOO IIII 而而 03 0 1 5 4 20 44 62.5 f V ImA R 若取若取 R1 = 4（R3+ Rf）= 40.25K時，時， 可以精確獲得關(guān)系：可以精確獲得關(guān)系： 5 調(diào)節(jié)器的整機傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器的整機傳遞函數(shù) 輸入電路、及運算電路、輸出電路的傳遞函數(shù)皆已獲得，輸入電路、及運算電路、輸出電路的傳遞函數(shù)皆已獲得， 整個調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)框圖整個調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)框圖 250 1 1 1 1 1 1 12 )()( )( 0 sKT sT s K T sT C C nsVsV sI ii i d d d M I si 整機傳遞函數(shù)可表示為整機傳遞函數(shù)可表示為 : 6 手動操作電路及無擾切換手動操作電路及無擾切換 通過切換開關(guān)通過切換開關(guān)S1可以選擇自動調(diào)節(jié)可以選擇自動調(diào)節(jié)“A”、軟手動、軟手動 操作操作“M”、硬手動操作、硬手動操作“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時時： ：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 S42閉合閉合-VM接入接入按按TI =100s的時間積分的時間積分 S41閉合閉合-VM接入接入按按TI =6s的