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第六讲(模拟调节器)

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模拟式调节器概要

模拟式调节器概要

（三）比例微分调节器 由于大惯性系统(例如温度对象)，即使受到大的扰动， 被控量开始时变化仍不大，偏差很小，PI调节器的调节作用 很弱，但偏差却以一定的速度增长。所以PI调节器就不能及 时克服扰动的影响，会造成大的动态偏差和长的调节时间。 加入微分作用，在偏差尚不大时，根据偏差变化趋势（速 度），提前给出较大的调节作用，使过程的动态品质得到改 善。
1 TD dV0 1 TD dVi V0 V0dt KP F V V dt i i K I TI K D dt FT F dt I
式中 KP1=R3RP2/R4RP1，KP2=R2/(R1+R2)=1/n
KP3=C1/Cm
KD=n KI=K3Cm/CI TI=RICI
③当比例带P一定时： TI ↑→积分作用越弱，达到p1的时间越长； TI ↓→积分作用越强，达到p1的时间越短。 ④积分作用的饱和特性： 由于放大器开环增益为有限值，工作电压不能太大，因此 PI调节器输出不可能无限增大，积分作用呈饱和特性。如图所 示。
存在输入e时，输出不是趋于无限大，而是趋于有限值 KIKPe。 KIKP是t →∝时PI调节器的增益，称为静态增益K(∝) K（ ∝ ）= KIKP 式中 KI为PI调节器积分增益，表示具有饱和特性的积分 作用消除静差的能力。 最大静差（调节精度）出现在输出为最大，即p=100%时，
图中：xR=XR/(Xmax-Xminx)，相对值表示的给（设）定值； xM=X /(Xmax-Xminx)，相对值表示的测量值；
e= Δx /(Xmax-Xminx)，相对值表示的偏差值；
p= ΔY /(Ymax-Yminx)，相对值表示的输出值。
q—扰动。 当系统处于平衡状态，xM=XR ∵q，使xM↑→xM＞XR, →e输入调节器经比例运算→调节 器输出p和q的作用相反→ xM ↓ →e↓。但是p和e成正比。只要 q存在，要求调节器输出一定的p，e不能为0，这样调节器完 成后e≠0。存在静差。 q愈大→p愈大→ e（静差）愈大。 pmax=100%时静差最大， emax=pmax/Kp=1/Kp emax表明调节器的调节精度，Kp愈大， emax愈小，调节 器精度愈高，系统静差越小。

3-2模拟调节器

3-2模拟调节器

广西大学电气工程学院
控制器的功能
手动操作与手动／自动双向切换
通过控制器的手动／自动双向切换开关， 可以方便地进行手动／自动切换，而在切 换过程中，都希望切换操作不会给控制系 统带来扰动，即必须要求无扰动切换。 在手动操作时，通常，控制器都具有自动 输出信号自动地跟踪手动输出信号的功能， 稳态时两者相等。这样，当控制器的偏差 稳定在零时，由手动切换到自动，调节器 的输出信号就不会突变，即可实现无扰动 切换。
设定电路
为了便于实现定值控制或串级等复杂控制，调 节器有内设定和外设定两种方式，可通过“内 ─外”切换开关加以选择 。
广西大学电气工程学院
PID运算电路
Ii Ii
Ri
Rp Wp
I0
RL
If
RI
ci
R27
R28
隔 离 电 路
DDZ－II型仪表 DDZ一III型仪表 （包括调节器） （包括调节器） 广西大学电气工程学院 电 源 220VAC 24VDC集中供电
I0
A：自动控制 PI运算
标定
%
输出 电流
Vi
测量 输入
ε 1~5V
Vs 给定 信号 1~5V
输入 电路
V01 比例微 分电路
V02 A M
K1 H
比例积 分电路
V03 输出 电路
输出 指示
I0
4 ~ 20 mA
软手操
硬手操
外给定 输入
IS
VS外
K5
VS内
内给定
4 ~ 20 mA
外给定
给定 电路
软手操 电路电路 VR
广西大学电气工程学院
控制器的功能
在自动运行时，则视控制器是否具有手 动输出信号自动地跟踪自动输出信号的 功能，若无此功能，则由自动切换到手 动之前，必须进行预平衡操作，即调整 手动输出信号使其等于自动输出信号， 然后由自动切换到手动，方能达到无扰 动切换；若有自动跟踪功能，则由自动 切换到手动不必进行预平衡操作，便可 实现无扰动切换。

第六讲(模拟调节器)

第六讲(模拟调节器)
第三节
过程控制仪表
过程控制仪表包括调节器（含可编程调节 器）、执行器和操作器等。 按能源分：气动仪表、电动仪表 按结构分：基地式仪表、单元组合式仪表、 组装式仪表和集散控制装置。 按信号类型分：模拟式仪表、数字式仪表
一、DDZ-Ⅲ型调节器
此调节器接受变送器或转换器的DC 1~5V或DC4~20mA 测量信号为输入信号，与DC 1~5V或DC4~20mA给定信 号进行比较，对其偏差进行PID运算，输出DC4~20mA 标准统一信号。 调节器工作框图如下：
由于10μF电容 积分需要较大电流， 在A3输出端加一功放 三极管。

PI传递函数 IC负输入端节点电流方程（S3置于×10档）： 1 VO 2 ( s ) C I s VO 2 ( s ) m C M s VO 3 ( s ) RI V (s) 则 W03 ( s ) 03 V02 ( s )
S1从A切换到M时：
断开A3的输入
CM无放电回路 VO3保持不变
A→M无冲击
S42闭合→-VM接入——按TI =100s的时间积分 S41闭合→-VM接入——按TI =6s的时间积分 同理，S43（或S44）闭合→+VM接入——反向积分 用这种手 动操作来改变 调节器输出， 信号变化比较 缓和，称为 “软手动”。
2、全刻度指示调节器的线路实例
1、输入电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
输入电路的首要任务是求偏差 e ：
V01 = k ( V给定－ V测量 )
因测量信 号Vi和给定信 号Vs分别通过 双臂电阻差模 输入到运放A1 的同相和反相 输入端。 可列出两输入节点的电流方程：
V VCM 1 V (VS VCM 2 ) VB V R R R

调节器和执行器分解课件

调节器和执行器分解课件
03
调节器和执行器的比较
VS
调节器和执行器在工作原理上存在显著差异。
详细描述
调节器通常通过接收输入信号，经过内部处理后输出控制信号，以调节系统的参数或状态。而执行器则是根据接收到的控制信号，通过机械、气压或液压等方式驱动机构，实现对系统的操作或控制。
总结词
调节器和执行器在应用场景上各有侧重。
调节器广泛应用于各种工业过程控制系统中，如温度、压力、流量等，用于维持系统参数的稳定。而执行器则更多应用于需要具体操作或驱动的场合，如阀门、机器人、自动化生产线等。
液压执行器
05
调节器和执行器的发展趋势和未来展望
随着工业4.0的推进，调节器和执行器正朝着数字化方向发展，实现远程监控、数据分析和智能化控制。
数字化
为了简化安装和调试过程，调节器和执行器趋向于模块化和集成化设计，能够快速适应不同的应用场景。
模块化与集成化
随着环保意识的提高，高效和节能成为调节器和执行器的重要发展方向，旨在降低能源消耗和减少排放。
04
调节器和执行器的应用实例
电动执行器通过电机驱动，实现阀门的开关、调节等动作，广泛应用于化工、电力、环保等领域的自动化控制系统。
电动执行器
气动执行器利用压缩空气作为动力源，实现阀门的开关、调节等动作，具有结构简单、可靠性高、成本低等优点。
气动执行器
液压执行器利用液压油作为动力传递介质，实现设备的直线或旋转运动，广泛应用于冶金、矿山、船舶等领域。
总结词
详细描述
总结词
调节器和执行器各有优缺点。
详细描述
调节器的优点在于能够快速响应和精确控制，适用于需要精确调节的场合。其缺点可能在于对输入信号的依赖性较强，一旦输入信号出现问题，调节器可能无法正常工作。执行器的优点在于能够直接驱动机构，实现具体的操作或动作。其缺点可能在于响应速度较慢，且对控制信号的精度要求较高。

调节器的原理

调节器的原理

调节器的原理
调节器是一种用于调节系统参数的装置或设备。

它根据外部输入信号的变化情况，经过一系列的处理和运算，输出相应的调节信号，从而实现对系统工作状态的调整。

调节器的原理可以分为两个方面：反馈原理和开环原理。

1. 反馈原理：调节器通过采集系统输出信号，并与期望输出进行比较，将误差信号输入反馈环路中。

根据误差信号的大小和方向，调节器生成修正信号，通过控制执行机构对系统参数进行调整，从而减小误差，使系统输出更接近期望值。

这种原理常用于需要精确调节的系统，如自动控制系统中的PID调节器。

2. 开环原理：调节器通过事先设置好的规则和算法，根据外部输入信号的变化情况生成调节信号，直接作用于系统参数，而不需要考虑系统输出的反馈信息。

这种原理常用于一些简单的系统和调节过程，如调节空调的温度、调节音量大小等。

无论使用何种原理，调节器都需要有以下基本组成部分：
- 传感器：用于采集系统输入和输出的信号，并将信号转换为
电信号或其他形式的信号，以供调节器处理。

- 处理器：对采集到的信号进行处理和运算，生成控制信号。

- 执行机构：接收控制信号，对系统参数进行调整，使系统输
出满足要求。

- 供电电路：为整个调节系统提供电力供应，保证其正常运行。

总之，调节器通过不同的原理和组成部分，根据系统的需求，实现对系统参数的调节和控制，使系统能够稳定运行并满足期望输出。

调节器及其调节规律

调节器及其调节规律

• 三、比例微分调节规律PD： • 1、概念： • 理想的比例微分调节规律，其表达式为：
P
Kp(e
Td
de dt
)
• 式中：Kp—比例系数；Td—微分时间；
•
de/dt—偏差的变化速度；
• 比例微分调节器的输出等于比例作用的输出和 微分作用的输出之和。比例度和微分时间是比例 微分调节器的两个重要特性参数。其大小反映了 比例作用和微分作用的强弱。
•
dP dt
= KIe
• 可见，只要偏差存在，调节器的输出就会变
化，只有e=0，输出信号才不再继续变化，执
行器才停止动作，系统才能稳定不来。
2、实例分析：
• 3、特点：
• a）积分调节完毕，能消除被控参数的静差。 • b）积分调节作用比较缓慢。 • c）积分作用的引入，会降低系统的稳定 • 性，最大动态偏差较大，调节时间增加。 • d）积分调节规律，容易使调节器输出产 • 生饱和状态。 • 总之，积分调节规律动态性能差，在实际
• 当t=T，PD= A（ Kd-1）e-T/T=0.368 A（ Kd-1）
• 可见：微分作用的输出下降了63.2%所需的时间
•
为时间常数T。
•
∴微分时间Td=Kd×T
• 3、不同时间常数下的阶跃响应曲线：
T1>T2>T3
• 微分时间Td表征微分作用的强弱，当T大，Td长， 微分作用强；反之Td短，微分作用弱。
• d）只适用于惯性较大的系统。
• 二、微分器：
• 1、何为微分器：
•
即比例微分调节，比例带PB=100%。对
阶
跃输入，输出瞬时增大到某数值，然后慢慢降
到和阶跃输入相等的值。

6《计算机控制系统》第六讲数字控制器设计详解

造成输出纹波。（这就是造成输出纹波的原因）.要设计一个无纹波的有
限拍调节器，使得在有限拍以后，e1 kT 0的同时, e2 kT 0
或者为恒定值（或者有规律）
《计算机控制系统》之第六讲 数字控制器设计
有限拍无纹波调节器设计 例：单位阶跃输入 Rz 1 选择则有
D(z)
《计算机控制系统》之第六讲 数字控制器设计
有限拍调节器设计
有限拍调节器 D(z) Gc z Ge z HG z
有限拍调节器的设计规则： 1) D(z) 必须是可以实现的，它不能包含单位圆上
（Z=1除外）和单位圆外的极点。不应该包含超 前环节。 2)选择 Gc z时，应该把 HGz中的 zr 因子作为 Gc z 分子中的因子，应该把 HG z 单位圆外的零点作
100 1
9 s
1 10
9
s
1 z1 9
90Tz 1 1 z1 2
99 1 z1
100 1 eT z1
1
1 e10T
z
1
T
0.5秒
0.7385z1 1 z1
1 1.4815 z 1 1 0.6065z1
1 0.05355z1 1 0.0067z1
选择 Gc z az1 11.4815z1 (1)
有限拍调节器设计
如何设计有限拍调节器？
E（Z）
R（S）
+
T
D（Z）
T
_
有限拍调节器
推导目标：误差E（Z）在最短时间或者有 限时间内变为0。
H0（s） 零阶保持器
G（s）
Y（Z）
T
对象
有限拍随动系统（就是单位负反馈系统）
推导： 广义对象的Z传递函数
E（Z）

第1章模拟调节器


∆y = f (ε )
基本的运算规律有比例（PROPORTION）、积分（INTEGRAL）、微分 基本的运算规律有比例（PROPORTION）、积分（INTEGRAL）、微分 ）、积分 ）、 DIFFERENTIAL）三种，通常简称为PID调节规律。 PID调节规律 （DIFFERENTIAL）三种，通常简称为PID调节规律。
IbT = 0, IbF = 0
R2 R1 R4 UiF + Uo， T = U UiT R1 + R2 R1 + R2 R3 + R4
R1 + R2 R4 R2 • )UiT − UiF 所以 U0 = ( R1 R3 + R4 R1
如果 则
U0 =
R1 R3 = R2 R4
UF = UT
R2 R (UiT −UiF ) = 2 Uid R1 R1
Ki K y = x 1+ KK f
(1-数； 输入部分的转换系数； 输入部分的转换系数 ——放大器的放大系数； 放大器的放大系数； 放大器的放大系数 ——反馈部分的反馈系数 反馈部分的反馈系数。 反馈部分的反馈系数 当满足KKf>>1的条件时 当满足 的条件时
Zi = Ki x, Z f = K f y 由于 Zi = Z f ，即 ε = Zi − Z f = 0 (1-3) 因此 即 上述分析表明，采用单个放大器的仪表具有如下特点。 上述分析表明，采用单个放大器的仪表具有如下特点。 的条件时， ① 在满足 KK f >>1的条件时，仪表的输出关系仅取决于输入部分的 特性和反馈部分的特性。 特性和反馈部分的特性。 的条件时， ② 在满足 KK f >>1 的条件时，仪表的输入部分的输出信号 Zi于整机 输出信号y经反馈部分反馈到放大器输入端的反馈信号 基本相等， 输出信号 经反馈部分反馈到放大器输入端的反馈信号 Zi 基本相等，即 放大器的净输入ε趋向于零 趋向于零。 放大器的净输入 趋向于零。

第四章 模拟式调节器

v
1 lim e(t ) = lim t →∞ s →0 W (s)
y s
v最大静差(即调节精度)出现在输出为最大，即y=100％时，此
时有
1 1 P 1 ε % = lim e(t ) max = lim s = = K t →∞ s →0 W ( s ) s KI KP I
比例调节器的调节精度为1／KP， v 具有饱和特性的PI调节器的调节精度为1／(KIKP)， KI表示PI调节器较比例调节器的调节精度增加的倍 数，即表示PI调节器消除静差的能力。 v 在PI调节器中，KI是一个重要的质量指标。实际的 PI调节器都希望积分增益足KI尽量大些，以提高调 节精度。
v
问题： 当对象滞后很大时，可能控制时间长，最大偏差也大；负荷变化过于激烈 时，由于积分动作缓慢，控制不及时，可以增加微分作用。
以相对量表示的给定值；
xR =
XR X max − X min
X X max − X min
以相对量表示的测量值；
xM =
以相对量表示的偏差值；
假定系统处于初始平衡状态，且XM＝XR。因扰 动q的加入，使被调节参数发生变化。如q使XM ∆X 增加，有XM>XR，偏差e送入调节器，经比例运 e= 算后，输出调节作用p，它与扰动q作用相反， X max − X min 以相对量表示的调节器输出； 因此使偏差e减小。但是，由于输出p与输入e成 正比，p与e有一一应的关系，要输出一定的p去 ∆Y 克服扰动q的影响，需要有对应的偏差e存在。 p= Ymax − Ymin 因此，比例调节系统在调节过程终止时，必然 存在偏差，即静差。并且，扰动q越大，要求补 偿它影响的p值也越大，静差也就越大。系统最 q---扰动。 大静差出现在p＝100％时，即

调节器及调节作用规律


引言
两种类型 调节器
正作用式
随着测量值的增加， 调节器的输出也增加
反作用式
随着测量值的增加， 调节器的输出减小
DLMU
引言
调节器研究的两个方面：
1. 作用规律：p(t)=f(e(t))，即传递函数的结构。也称控制规律或调节规律。 2. 作用强度：每一种控制规律的控制强度。反映在传递函数中，如比例系数、积分时间、
DLMU 例3： 气动比例调节器
§1-3-2 比例作用规律
喷嘴挡板
反馈波纹管
M设M测M反
杠杆
设定 弹簧
气源 放大器
支点
测量值
输出
测量波纹管
§1-3-2 比例作用规律 DLMU 假设给定值没有变化，即M设=0 ，则：
p 测 F 测 l2 p 出 F 反 l3 0
p出p测 F反 F 测 l3l2 Kp测
§1-3-1双位作用规律 DLMU 被控量在设定的上限和下限之间变化，调节器的输出只有两个状态（0或1）。
例1 浮子式锅炉水位的双位控制系统 被控量输出曲线
被控量
开 执行机构
关
动作范围
水位与电动机通断之间的关系图
p (t)
1
e m in e m ax e ( t )
双位作用规律
§1-3-1双位作用规律
p /X O m a x
X im a x p
K
R为量程系数，在单元组合仪表中，R=1，则PB=1/K×100%。
例： (65C 60C ) /(100C 50C ) 100% 32% (10mA 5mA) /(20mA 4mA)
当控制器的输出作100%（全行程，如阀开--关）变化时，其输入量变化（数值上等于被控量的 变化）的百分数。
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PI
1、 PD电路分析
PD电路以A2为核心组成。微分作用可选择用与 不用。开关S8打向“断”时，构成 P电路；开关S8 打向“通”时，构成 PD电路。

PD传递函数 1 V ( s ) Vo1 ( s ) I d ( s ) RD n 1 Vo1 ( s ) Vo1 ( s ) CD s n 1 n I d ( s) Vo1 (s) 1 n 1 RD CD s RD CD s
1 1 VO1 VO 2 n
VO 2

n
VO1
这时微分电容被开关S8接在9.1K分压电阻两端， 使 CD 右 端 始 终 跟 随 电 压 V01/n 。 当 开 关 S8 切 换 到 “通”时，保证无扰动切换。
2、PI电路分析 PI电路以A3为核心组成，开关S3为积分时间倍乘开关。 当S3打向×1档时，1K电阻被悬空，不起分压作用； 当S3打向×10档时，1K电阻接到基准线，静态V02被 分压输入。
得 V ( s)
1 1 nR D CDs Vo1 (s) n 1 RD CD s
ID
又因
V ( s )
1

V02 ( s )
VO2 (s) 1 nRD CD s 1 Td s 得 W02 ( s) VO1 (s) n 1 RD CD s n 1 Td s n
1、功能和性能指标 功能：
• • • • • • 对偏差进行PID运算； 指示输入Vi，设定Vs； 输出Io； 正反作用切换； 能手动； 手动自动无扰切换。
基本性能指标： ●输入1～5VDC
●输出4～20mADC ●输入阻抗影响≤0.1Fscal％ ●负载电阻250～750 ●内设定1～5VDC ●闭环跟踪精度±0.5％ ●外设定4～20mADC ●电源24V±10％ ●比例带δ ：2％～500％ ●再调时间TI：0.01～2.5分或0.1～25分 ●预调时间TD：0.04～10分，或断开 ●微分增益KD：10
由于10μF电容 积分需要较大电流， 在A3输出端加一功放 三极管。

PI传递函数 IC负输入端节点电流方程（S3置于×10档）： 1 VO 2 ( s ) C I s VO 2 ( s ) m C M s VO 3 ( s ) RI V (s) 则 W03 ( s ) 03 V02 ( s )
TD 例：当TI / TD = 4时， F 1 =1.25 TI
各参数的实际值与F = 1时相差25%。
阶跃响应 整个曲线由比例项、积分项和有限制的微分项 三部分组成。
调节范围：P =2～500%， TD=0.04～10分 TI =0.01～2.5分 (×1档)， TI =0.1～25分 (×10档)
2）广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度提高、 可靠性提高、维修工作量减少。 3）可构成安全火花型防爆系统，用于危险现场。
DDZ- Ⅲ型控制器的组成
与操作 1-双针垂直指示器 2-外给定指示灯
3-内给定设定轮
4-自动—软手动—硬手动
切换开关
5-硬手动操作杆 6-输出指示器
7-软手动操作板键
DDZ-III型调节器
如果
1 则 V V (VS VCM 1 VCM 2 VB ) 0.33 ~ 2.33V 3 显然，IC不能正常放大。
VB = 0
VB = 10V时，
V-
V+ = V- = 3.7～5.7V 保 证 了 IC 共 摸 电压在允许范围之 内，能正常放大。
V+
而且
VB = 0时，VO1 = -2（Vi-VS）= -8～+8V
取：
R3 R2 1 4 V VB 24 VB 24 R2 R3 R2 R3 5 5
R4 R1 1 4 V (VB VO 3 ) V f (VB VO 3 ) V f R4 R1 R4 R1 5 5
由V+≈V-得
1 V f 24 VO 3 4 ' 24 I O Rf
也不符合后面PID电路IC的范围要求。
VB = 10时：VO1= -2（Vi-VS ） = 2～18V 使后面PID电路的IC工作于允许电压范围之内。
＋ －
2、PID运算电路
由PI和PD两个运算电路串联而成，由于输入 电路中已采取电平移动措施，故这里各信号电压 都是以VB=10V为基准起算的。
PD
（5） 进行电平移动
Vi 、 VS 都是以地为基准的电压信号，而运放 IC 器件+24VDC供电时，其正常输入、输出信号电压范 围应在 2 ～ 19V 。为使运算信号符合要求，必须将基 准电压从0V抬高到VB =10V ，即进行电平移动。
因为
Vs = 1～5V， VCM1 = VCM2 = 0～1V
实际微分因子
式中：
ID
Td nRDC D
—微分时间常数

阶跃响应
当V01为阶跃信号时，V02的阶跃响应为
V02
V02 (t )
63%

n
[1 (n 1)e

n t TD
]V01 (t )际 的微分。
当 S8 置于“断”时，微分被切除，A2只作比 例运算。有
时间常数 T = RFCM =30×103×10×10-6 = 0.3s
可见，VH 改变时，VO3很快达到新的稳态值。 A→H 前，须先调 RPH 与当时的 VO3 一致，才能 做到无扰动切换。 M→H也同样。
3．M、H→A间的切换 S1由A切向M或H时，联动开关同时将积分电容 CI接VB，使VCI始终等于V02。当S1再由H、M切回A 时，由于电压没有突变，切换也是无扰动的。
模拟控制器(调节器)
•模拟控制器(调节器)用模拟电路实现控制 功能。
其发展经历了Ⅰ型（用电子管） Ⅱ型（用晶体管） Ⅲ型（用集成电路）
一、DDZ-Ⅲ型仪表的特点
1）采用统一信号标准：4~20mA DC和1～5V DC。 这种信号制的主要优点是电气零点不是从零开始， 容易识别断电、断线等故障。同样，因为最小信号 电流不为零，可以使现场变送器实现两线制。
微分增益 K D n

PID传递函数
2 CI
则：
TDs 1 1 V03 (s) FTIs F F TD Vi (s) Vs (s) P 1 s KD
TDs 1 1 V03 (s) FTIs F F TD Vi (s) Vs (s) P 1 s KD
（1）若TD<<KD，则上式分母实际微分项近似为1
则 若取
VO 3 I 4Rf
' O
' 而 IO IO I f IB
R1 = 4（R3+ Rf）= 40.25KΩ 时，
V 1 ~ 5 03 可以精确获得关系：I 0 4 ~ 20mA 4 R f 4 62.5
4、 手动操作电路及无扰切换
通过切换开关S1可以选择自动调节“A”、软手动 操作“M”、硬手动操作“H”三种控制方式。 1. A、M间的切换
2、全刻度指示调节器的线路实例
1、输入电路
输入电路的首要任务是求偏差 e ：
V01 = k ( V给定－ V测量 )
因测量信 号Vi和给定信 号Vs分别通过 双臂电阻差模 输入到运放A1 的同相和反相 输入端。 可列出两输入节点的电流方程：
V VCM 1 V (VS VCM 2 ) VB V R R R
V03

t
3、输出电路 其任务是将 PID 电路输出电压 VO3 =1 ～ 5V 变换 为4～20mA的电流输出，并将基准电平移至0V。
在 A4 后面用 VT1 、 VT2 组成复合管，进行电流
放大，同时以强烈的电流负反馈来保证良好的恒流
特性。

转换关系
R3 = R4=10KΩ，R1 = R2 = 4R3
第三节
过程控制仪表
过程控制仪表包括调节器（含可编程调节 器）、执行器和操作器等。 按能源分：气动仪表、电动仪表 按结构分：基地式仪表、单元组合式仪表、 组装式仪表和集散控制装置。 按信号类型分：模拟式仪表、数字式仪表
一、DDZ-Ⅲ型调节器
此调节器接受变送器或转换器的DC 1~5V或DC4~20mA 测量信号为输入信号，与DC 1~5V或DC4~20mA给定信 号进行比较，对其偏差进行PID运算，输出DC4~20mA 标准统一信号。 调节器工作框图如下：
而
电路的特点
（1）输入阻抗高 采用差动输入电路，输入阻抗很高，不从信号 Vi、VS取用电流，使1～5V的测量信号不受衰减，
（2） 求偏差
Vi – VS，进行偏差运算。 （3）将偏差放大 为了提高调节器对偏差的灵敏度，对其后的运 算有利，这里先将偏差放大两倍。
（4） 消除传输线上压降的影响 DDZ-Ⅲ采用共用电源，在Vi的传输线上可能包 括其它仪表的电流，导线电阻虽不大而其压降有时 不可忽略。 差动输入可以消除导线电阻的影响。
S3打向×10档时： m=10
Ti = mRICI
— 积分时间常数
S3打向×1档时：
m=1

阶跃响应
当V02为阶跃信号时，V03的阶跃响应为
CI t V03 (t) (1 )V02 CM TI
V03 t
-V03
实际运放时
理想运放时
（C I /CM）V02
t
3、PID运算电路的传递函数 输入电路： V01 = －2（Vi－ VS）
V (Vi VCM 1 ) V VCM 2 R R 1 (VB VO 1 ) V 2 R
得
1 1 V (Vi VCM 1 VCM 2 VB V01 ) 3 2 1 V (VS VCM 1 VCM 2 VB ) 3