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常用控制规律

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制冷与空调装置自动控制技术——模块一自动控制基础
一：自动控制系统简介
二：控制对象的特性
三：常用控制规律
四：其他环节的特性
五：自动化仪表和元件质量指标
项目三常用控制规律
控制器是自动控制系统中的核心部件，控制系统的控制质量很大程度
取决于控制器的控制规律。

他将被控参数的测量值与给定值进行比较
得到偏差，按预先选定的控制规律，，控制生产过程生产过程，使被控参数等于或接近给定值。

尽管控制器具有不同的工作原理和各种不同的结构形式，但他们的控制规律归纳起来只有四种，即双位控制规律，比例控制规律，积分控制规律和微分控制规律。

在实际应用中还可按实际进行组合，构成多种控制形式，如比例积分控制规律和比例积分控制规律
双位控制
双位控制是最简单的一种控制规律。

动作规律是当控制器的输入信号发生变化后，控制器的输出信号只能有两个值。

即最大输出信号和最小输出信号，故称为双位控制
双位控制的总结
由于双位控制的执行器是从一个固定位置到另一个固定位置，所以整个系统不可能保持在一个平衡状态
被控变量总在设定值附近波动，其过渡过程是持续的等幅振荡，滞回区间的大小影响振幅频率
振荡频率低，控制质量差振荡频率高，影响执行器使用寿命
比例控制
比例控制规律就是在控制系统中，阀门开度的改变量与被控变量的偏差值成比例。

其输出信号的变化量与输入信号的变化量成比例关系，这种控制规律是纯比例控制
纯比例调节系统的特点控制及时
控制结果有余差
适用场合干扰幅度小
纯滞后小
负荷变化不大
控制要求不高
积分控制
制冷空调设备及相关各类控制系统中，如控制质量静态偏差
要求很高时，采用双位或比例控制器就无法达到要求。

要消
除静态偏差，需要采取措施，使输出信号的变化速度与被控
参数的偏差成正比，积分控制器正是这种特性。

积分控制器
的控制规律是输出信号的变化速率与输出信号成正比，即
只要有偏差存在，调节器输出会不断变化数值，知道偏差为0 --消除余差调节器的输出是偏差随时间的积分
积分作用的特点是消除余差，降低系统稳定性
微分控制
比例控制器或积分控制器是根据被控参数与给定值的偏差量来进行控制的，存在调节作用不及时现象，自控技术常常引入被控参数的变化速度作为控制器的输入信号，即引用微分控制。

理想微分控制规律的输出信号与输入信号的变化速度成正比即：
Td 微分控制器的微分时间
de/dt 输入信号的变化速度
微分作用的特点——在偏差存在但不变化时，微分作用都没有输出。

实际微分控制规律是由两部分组成：比例作用与近似微分作用，其比例是固定不变的，恒等于100%，所以认为：实际的微分控制器是一个比例度为100%的比例微分控制器
比例积分微分控制
比例积分控制
比例由于积分控制的稳定性差，在实际生产过程中与比例控制一起使用，组成比例积分控制，简称pi控制。

它兼顾2中控制规律优点，既有比例控制器反应比较
迅速，能很快的抑制被控参数，又有积分控制器可以消除静态偏差的有点。

比例微分控制
比例微分控制具有调节迅速与调节超前的特点。

比例积分微分控制
由比例微分积分控制的特点，形成比例积分微分控制规律，如果合理的选
配比例积分微分控制作用，它具有调节迅速与调节超前，无静差调节的特
点。

理想的比例积分微分方程式为。

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第九章 基本控制规律

第九章 基本控制规律

号的大小,而且主要取决于偏差存在的时间长短。 ✓ 积分控制器输出的变化速度与偏差成正比。 ✓ 积分控制作用在最后达到稳定时，偏差等于零。
第三节积分控制
二、比例积分控制
输出信号的变化速度与偏差e及KI成正比，而其控制作 用 随时间积累才逐渐增强，所以控制动作缓慢，控制不 及时，当对象惯性较大时，被控变量将出较大的超调量， 过渡时间也将延长，所以应比例的基础上加入积分作用 组成比例积分控制规律。
p
KC xmax xmin
pmax pmin
仪表量程：xmax xmin 控制器的输出范围: pmax pmin
第二节比例控制
可以从控制器表面指示看出比例度的具体意义。比例度就是使控制器的输出 变化满刻度时（也就是控制阀从全关到全开或相反），相应的仪表测量值变 化占仪表测量范围的百分数。或者说，使控制器输出变化满刻度时，输入偏 差变化对应于指示刻度的百分数。比例度越小则输入变化范围就越小。 若输出与输入都为标准， 则 1 100 %


160
140 /200 8 3/10
100
0

100 %

40%
第二节比例控制
说明
当温度变化全量程的40%时,控制器的输出从0mA变化到 10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的输出变化Δp 是成比例的。但是当温度变化超过全量程的40%时 (在上 例中即温度变化超过40℃时) ,控制器的输出就不能再跟着 变化了。
第二节比例控制
比例控制：具有比例控制规律的控制器称为比例控制器，
其输出信号变化量 △p 与输入信号（指偏差，当给定值不变
时，偏差就是被控变量测量值的变化量） e 之间成比率关
系。 p KCe（ KC为放大系数）
自动控制原理--常用校正方式及基本控制规律

自动控制原理--常用校正方式及基本控制规律


PID -- Proportional-Integral-Derivative 比例-积分-微分
P – 反映误差信号的瞬时值大小，改变快速性；
I – 反映误差信号的累计值，改变准确性；
D – 反映误差信号的变化趋势，改变平稳性。
(1) 比例(P)控制规律
R(s) E(s)
M(s)
Gc (s) K p m(t) K pe(t)
复合控制的基本原理：实质上，复合控制是一种按不 变性原理进行控制的方式。不变性原理是指在任何输入下， 均保证系统输出与作用在系统上的扰动完全无关，使系统 输出完全复现输入。
复合校正的基本思想：对提高稳态精度与改善动态性 能这两部分分别进行综合。根据动态性能要求综合反馈控 制部分，根据稳态精度要求综合顺控补偿部分，然后进行 校验和修改，直到获得满意的结果。这就是复合控制系统 综合校正的分离原则。
能。
13
(4) 比例-积分-微分(PID)控制规律
R(s)
E(s) B(s)
K
p
(1
Td
s
1 Ti s
)
M(s)
图 6-6 PID控制器
m(t)
K
pe(t)
Kp Ti
t
e( )d
0
K pTd
de(t) dt
Gc (s)
K p (1 Td s
1 Ti s
)
Kp Ti
(T1s
1)(T2s 1) s
图 6-34 按输入补偿的复合控制系统
实现输出完全复现输入(即Cr(s)=R(s))的全补偿条件
Gr
(s)
1 G0 (s)
➢按不变性原理求得的动态全补偿条件，往往难于实
现。通常，只能实现静态(稳态)全补偿或部分补偿。
计算机控制系统常用的控制规律

计算机控制系统常用的控制规律

第四章 计算机控制系统常用的控制规律
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 PID控制 串级控制 前馈控制 史密斯（Smith）预估控制 比值控制 模糊控制
PID控制

4.1 PID调节器的控制作用 4.2 PID控制器的离散化 4.3 数字PID调节中的几个实际问题 4.4 数字PID控制算法的改进 4.5 数字PID控制器参数的整定
4.1 PID调节器的控制作用
1. PID调节器的优点： 为什么要用数字模拟PID


技术成熟 易被人们熟悉和掌握 不需要建立数学模型 控制效果好
4.1.1 比例（P）调节器 1. 比例（P）调节规律 比例（P）调节器的微分方程： y(t) = Kpe(t)
பைடு நூலகம்
(8-1)
其中： y——调节器输出 Kp——比例系数 e(t)——调节器输入，为偏差值，e(t)=r(t)-m(t)。其中，r(t)为给定值， m(t)为被测参数测量值。 2. 比例（P）调节的作用 调节器的输出与输入偏差成正比。因此，只要偏差出现，就能及时地产生 与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点。
第一节 PID控制
PID控制方式：采用比例、积分、微分的控制方式。 P I D 1. 模拟PID控制算法：用于模拟控制系统 模拟系统过程控制：被测参数（模拟量：温度、压力、流量）由传感器 变换成统一的标准信号后输入调节器。在调节器中与给定值进行比较， 再把比较后的差值经PID运算后送到执行机构，改变进给量，以达到自动 调节的目的。 2. 数字PID控制算法：用于数字控制系统 数字系统过程控制：先把过程参数进行采样，并通过模拟量输入通道将 模拟量变成数字量，这些数字量通过计算机按一定控制算法进行运算处 理，运算结果经D/A转换成模拟量后，由模拟量输出通道输出，并通过 执行机构去控制生产，以达到给定值。
控制器的基本控制规律

控制器的基本控制规律

控制器的基本控制规律控制器是现代工业自动化中不可或缺的一种设备，它可以根据预设规律，对各种设备和系统的运行进行控制和监控。

控制器在各种环境中广泛运用，包括工业制造、物流、农业等领域。

一个成功的控制器必须具备基本控制规律，这些规律是控制器能够正确控制操作的关键。

一、稳定性规律稳定性规律是控制器运转的基本规律，它要求控制器对系统的控制应当能够保持系统的稳定性，避免系统发生不稳定或失控的情况。

稳定性规律体现在控制器对系统的控制参数的调整上，控制器需要及时调整、校准各控制参数，保证系统运行稳定性。

常见的稳定性规律控制器有PID控制器和自适应控制器等。

二、追踪规律追踪规律要求控制器能够追踪所需要控制对象的参量，把系统控制到预期的工作状态，并且保持其稳定性。

控制器对于不同的控制对象需要制定对应的控制算法，来保证控制对象参量的准确和稳定。

常见的追踪规律控制器有模糊控制器和神经网络控制器等。

三、纠正规律纠正规律要求控制器能够及时检测到系统中的误差，并能够针对误差采用正确的方式进行纠正。

在系统出现误差的时候，控制器需要对系统进行反馈控制，及时调整控制参数来消除误差。

常见的纠正规律控制器有比例控制器、微分控制器和积分控制器等。

四、适应规律适应规律要求控制器能够适应不同的工况和环境条件，依据不同的工况和环境条件来调节系统的控制参数，确保系统稳定性和优化。

控制器需要不断检测环境条件和工况变化，对控制参数进行动态调整和优化，以达到最佳的运行状态。

常见的适应规律控制器有根轨迹控制器和滑模控制器等。

五、安全规律安全规律是所有控制器智能控制的重要规律。

安全规律要求控制器对工业生产过程中的危险设施或危险工作环境进行监控，以确保生产安全。

此外，在控制器操作过程中，对可能出现的危险情况需要进行相应的控制和预警。

常见的安全规律控制器有安全控制器和故障诊断控制器。

总之，通过这些基本控制规律，控制器能够更加稳定、高效地运行，减小系统出错的概率。