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第3节 调节器及其调节作用规律

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调节器及调节作用规律

调节器及调节作用规律


K p测
K F测 l2 F反 l3
F为波纹管的截面积，两者一般相等
l为力臂，一般固定不变
K为负数—负作用（作用方式）
§1-3-2 比例作用规律
DLMU
K F测 l2 F反 l3
如何调整比例带（比例系数）？
改变反馈力臂的长度，来调整比例系数（K比例带PB）， 实物上通过比例带旋钮可以左右移动反馈波纹管的位置来实 现。
微分阀Rd开度越大，微分消失得越快，即微分时间Td 越 短，微分作用越弱；反之亦然。
当微分消失后，调节器的输出大小与偏差成比例，比例 作用的强弱由负反馈波纹管的位置进行调整。
§1-3-3 比例微分作用规律
DLMU
小结
1、微分作用具有超前调节的功能，输出减小的过程即为微分 消失过程；
2、微分作用不能单独用作调节器，一般与比例或者比例积分 一起构成PD或者PID调节器；
Company name
调节器及调节作用规律
轮机自动化教研室
DLMU
引言
r(t)
+-
e(t) 调节器
p(t)
b(t)
执行 q(t) 机构
测量 单元
f(t)
控制 y(t) 对象
DLMU
引言
– 系统为偏差驱动 – 调节器的输入是被控量的偏差值 – 调节器的输出是控制量 – 可看作一个对象或环节 – 调节器的作用规律：
§1-3-2 比例作用规律
DLMU
2、比例带δ（或 PB）：是指调节器的相对输入量与相对输出 量之比的百分数.
PB( ) e / X imax 100% X Omax e 100 R 100%
p / X O max

第三节调节器的调节规律及其实现方法

第三节调节器的调节规律及其实现方法

e0 te 0ut01e δ第三节 调节器的调节规律及其实现方法自动控制系统的调节质量取决于它的动态特性，即取决于组成控制系统的控制对象和调节设备的动态特性。

控制对象的动态特性一般是难以人为改变的。

所以，对于对象结构一定的控制系统，调节过程质量的好坏主要取决于控制系统的结构形式和调节器的动态特性。

调节器的动态特性也称为调节器的动作规律，是调节器的输入信号（一般为被调量的偏差信号）与输出信号（一般代表了执行机构的位置）之间的动态关系。

为了得到一个满意的调节过程，必须根据控制对象的动态特性确定控制系统的结构形式，选择调节器的动作规律，使自动控制系统有一个较好的动态特性。

一、调节器的调节规律1、比例调节规律（P ）所谓比例调节规律，是指调节器输出的控制作用u (t )与其偏差输入信号e (t )之间成比例关系，即)()(t e K t u p =（1-11）式中 K p ——比例增益。

比例调节器的传递函数：p p K s E s U s G ==)()()( （1-12）工程中，常用比例带δ来描述其控制作用的强弱，即：pK 1=δ （1-13）其物理意义是在调节机构的位移改变100%时，被调量应有的改变量，如δ=20%时，则表明调节器输出变化100%时，需要其输入信号变化20%。

比例调节器的阶跃响应曲线如图1-18所示。

比例调节器输出控制作用u (t )将与偏差e (t ) 成比例地变化，而且几乎是同时产生的。

控制作用的变化目的是调节进入对象的流入量，消除不平衡流量，使被调量回到原来的值上。

从这一点看，比例调节规律的特点之一就是调节及时、迅速。

还可看出，在∞→t时调节过程结束，但偏差信号e (t )仍存在；换言之，调节过程结束时被调量的偏差仍未完全消除。

因为采用比例调节规律的调节器，其输出的控制作用大小与偏差大小成比例关系，一定大小的控制作用是抵消扰动的影响，使系统重新稳定下来的保证。

在系统受到扰动后，被调量偏离了其给定值，而出现偏差，调节器的调节使系统再次进入稳定状态，但偏差或大或小还要存在，否则偏差为零，控制作用也随之消失，干扰信号的存在eue 0tt图1-19 积分调节器的阶跃响应曲线就不可能使系统稳定下来。

5-3 调节器及其调节规律

5-3 调节器及其调节规律

二、实例分析：
1.浮子式双位控制系统
• 三、特点： • 被控参数不可能稳定在某一数 值，只能在给定值上、下作小范围 的等幅振荡。
• 四、适用范围：
•
只适用于允许被调参数以一定 幅度上、下波动，且被控对象的时 间常 数较大，滞后时间较小的场合。
2.双位式压力调节器
图5-25 YT-1226型压力调节器结构原理
4、比例带对系统过渡过程的影响：
• 四、特点：
• （1）调节及时，且调节器的调节量随 偏差增大以及比例系数增大而增大。 • （2）一般调节完毕，会有静差出现。
• 五、适用范围： •
适用于干扰较小，对象滞后较小， 时间常数较大的调节对象，此时选PB 小些，使静态偏差不致太大，同时又 能保证控制过程有足够的稳定性。
p5b p出a p5 a 100% PB p出 b PB tan 100% 0 90
PB 10% ~ 500%
•
• • • • • • • • • •
总
结
一、比例、积分、微分三种基本调节规律： [比例] [积分] [微分] 比例调节器， 积分调节器， 说起微分器， 象个放大器。 累积有本事。 胆小有脾气。 若有偏差来， 只要偏差在， 偏差变化快， 放大送出去。 累积不停止。 输出跳上去。 放大是多少， 积累快与慢， 下降快与慢， 旋钮看仔细。 旋钮看仔细。 旋钮看仔细。 比例度调大， 积分时间长， 微分时间长， 放大倍数低。 积累速度低。 下降慢慢的。
3.3 比例微分作用规律
控制器的微分作用是指其输出与输入的微分，即偏
差
dt 变化速度成比例。 这样，微分作用可以在偏差变化较快时起到超前控制的作 用。但当偏差不再变化时，微分输出将消失，因此微分作 用常与比例作用一起形成比例微分（PD）控制器。 xo (t ) K p xi (t ) TD dxi (t ) dt

第3节 调节器及其调节作用规律

第3节 调节器及其调节作用规律

量按何种方式进行变化。
3.根据调节器输出的变化方向，调节器有两种类型，一是随着测量 值的增加，调节器的输出也增加，称为正作用式调节器；另一是随
着测量值增加，调节器的输、船舶机舱常用的调节器作用规律： 双位作用规律、比例(P)作用规律、比例积分(PI)作用规律、
服的缺点
• 显然比例作用规律中，如果放大倍数K较大（比例作用越 强），那么稳态时只要有一个较小的静态偏差，调节阀就 会有一个较大的开度变化以适用负荷的要求。因此，K越 大，稳态时静态偏差越小，反之亦然。但不可能通过无限 制地增加比例系数的方法来达到消除静态偏差的目的，而 且当比例系数大到一定程度时将导致系统发生振荡。 • 比例控制系统虽然存在静态偏差，但这个偏差值是不大的 ，与自平衡对象受到扰动后，靠自平衡能力使被控量自行
式中，k=a/b，是比例调节器放大倍数。改变杠杆长度比a/b，可改变值k。
左移可调支点，a减小，b增大，k则减小。反之，k则增大。k是衡量比例 作用强弱的参数，k若大，系统出现一个较小的偏差，调节器（本例中是
杠杆）就能使调节阀开度p(t)有一个较大的变化，给水流量的变化量也比
较大，克服扰动的能力强，其比例作用强。k若小，被控量出现较大偏差 e(t)时，调节器指挥调节阀开度变化不大，克服扰动的能力弱，比例作用 就弱。
比例作用规律的优点是，调节阀的开度能较及时地反映控
制对象负荷的大小。负荷变化大，偏差e（t）就大，调节阀 开度会成比例变化，对被控量控制比较及时。比例作用规律 存在的缺点也是明显的。当控制对象受到扰动后，在比例调 节器的控制作用下，被控量不能完全回到给定值上来，只能 恢复到给定值附近。被控量的稳态值与给定值之间必定存在 一个较小的静态偏差，这是比例作用存在的固有的、不可克

自动控制基本知识

自动控制基本知识

四、典型环节的动态特性
1．比例环节
１、定义：输出能够按一定比例，无迟延、无惯性的复现输入 信号。
２、微分方程： y(t) K p x(t)
Kp—环节的传递系数或比例系数。
３、传递函数为：W
(s)
Y (s) X (s)
KP
４、阶跃响应曲线：
2、积分环节
１、定义：输出与输入的积分成比例关系。 输出的变化速度与输入成比例关系。
Y s W1 s X1 s X 2 s
X2 s W2 sY s
W总 s
Y s X1 s
W1 s 1W1 sW2
s
第三节 调节器的调节规律
一、概念： 调节器的输出信号与输入信号之间的关系。 PID调节的优点：
（1）原理简单，使用方便。 （2）适应性强。广泛应用于化工、热工、冶金、冶炼、造纸等。 （3）鲁棒性强。即控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。
（三）术语 测量变送器： 调节器： 执行器： 执行机构 调节机构 被控对象：指被控制的生产设备或生产过程。 被调量：表征生产过程是否正常而需要控制的物理量。 给定值：根据生产工艺要求，被控量应该达到的数值。 调节量：由控制作用来改变,以控制被控量的变化, 使被控量恢复为给定值的物理量。 扰动：引起被控量偏离其给定值的各种原因。 基本扰动：调节量 干扰：
b1
dx(t) dt
b0 x(t)
（n≥m）
2、传递函数 -微分运算转为代数运算，分析综合方便
定义：线性定常系统在零初始条件下，系统（或环节）输出信号的拉普拉 斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比。
W
(s)
Ly(t) Lx(t)
Y (s) X (s)
设线性定常系统（或环节）的微分方程如上式，在初始条件为零的情况 下，对上式进行拉普拉斯变换，得：

3-1模拟调节器控制规律

3-1模拟调节器控制规律

pmin 0% 50% △x % xmax-xmin 100%
广西大学电气工程学院
比例带δ的物理意义： 使控制器输出变化100%时，所对应的偏差变 化相对量。如δ =50%表明： 控制器输入偏差 u 变化50% ，就可使控 100% δ =50% 制器输出变化100%， 若输入偏差变化超过 50% δ =100% 此量，则控制器输出 饱和，不再符合比例 0 u 关系。 u u u
min r max
广西大学电气工程学院
例 某比例控制器，温度控制范围为400～800℃， 输出信号范围是4～20mA。当指示指针从600℃变 到700℃时，控制器相应的输出从8mA变为16mA。 u/mA 求设定的比例度。 解
广西大学电气工程学院
4、基本调节（控制）规律：

控制规律有断续控制和连续控制两类： – 断续控制——控制器输出接点信号，如双位 控制、三位控制。 – 连续控制——控制器输出连续信号，如
比例控制（P） 积分控制（I） 微分控制（D） 及它们的组合形式，如PI、PD、PID。
PID :Proportional-Integral-Derivative(比例－积分－微分)
如果e = 0，则活塞 无法提高，Q1 无法加 大，调节无法进行。
广西大学电气工程学院

比例控制过程
∆Q2 t
原来系统处于平衡， h 进水量与出水量相等，此 时进水阀有一开度。 e t=0时，出水量阶跃增 加，引起液位下降，浮球 p 下移带动进水阀开大。 当进水量增加到与出 水量相等时，系统重新平 ∆Q1 衡，液位也不再变化。
洛阳石化
广西大学电气工程学院
中国石油天然气股份有限公司宁夏石化分公司
广西大学电气工程学院

调节器的作用规律

第3节调节器的调节规律调节器输入是被控量的e ，调节器的输出是控制量P，作用规律为P= f（e）。

根据调节器的输出变化方向分类：e>0，P>0，正作用调节器；e>0，P<0，反作用调节器。

比例P三种基本调节规律积分I 组成5种实用调节规律：微分D双位调节规律、比例调节规律P、比例积分调节规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分微分调节规律PID。

第3节调节器的调节规律•调节器输入是被控量的e ，调节器的输出是控制量P，作用规律为P= f（e）。

•根据调节器的输出变化方向分类：•e>0，P>0，正作用调节器；•e>0，P<0，反作用调节器。

•比例P•三种基本调节规律积分I 组成5种实用调节规律：•微分D•双位调节规律、比例调节规律P、比例积分调节规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分微分调节规律PID。

一、双位调节规律•一、概念：•调节器的输出只有两个状态，它不能使被控参数稳定在某个值上。

•当被控参数下降到下限值时，调节器的输出接通电机电源使电机转动或使电磁阀通电阀门全开。

•当被控参数上升到上限值时，调节器的输出使电机断电停转或使电磁阀断电阀门全关。

•当被控参数在上、下限之间变化时，调节器的输出状态不变。

1.辅锅炉浮子式水位控制系统图1.12 浮子式水位双位调节器❖❖画出了采用浮子式对锅炉水位进行双位控制的原理图。

在锅炉外面的浮子室有气管和水管分别与锅炉的汽空间和水空间相通，故浮子室内水位与锅炉水位一致。

浮子与水位同步变化，浮子杆绕枢轴4转动，通过上、下锁钉5带动调节板3转动，调节板右边磁铁也跟随着转动，当水位达到上限值附近时，浮子杆与上面的销钉相接触，并带动调节板及永久磁铁12绕枢轴4顺时针转动，使磁铁12转至与同极性永久磁铁6在同一直线上时，由于同极性互相排斥，永久磁铁6立即被向上弹开，动触头11立即与静触头7断开，切断电机电源，给水泵停转，停止向锅炉供水。

3.1-调节器的调节规律

Automation Instrumentations and Process Control
3.1-调节器的调节规律
第3章 调节器 Controller
调节器的作用是把测量值和给定值进行比较，得出 被调量的偏差之后，根据一定的调节规律产生控制信 号，推动执行机构，对生产过程对象进行自动调节。
TN 2
TN 20
TN 16
微分调节-开环阶跃响应特性
理想微分作用：在阶跃 输入的瞬间，输出突然升 到无穷大。 实际上的工业控制器采用的 都是采用一种近似的微分作 用：在阶跃输入的瞬间，输 出突然升到一个较大的值， 然后按指数规律衰减至零。
TN 17
比例积分微分(PID)调节器
3.1.2.5 比例积分微分(PID)调节器
将比例、积分、微分三种调节规律结合在一起，只要三项 作用的强度配合适当，既可达到快速敏捷，又可达到平稳准 确，可得到满意的调节效果。 1 dx (t ) 理想PID时域模型: y (t ) k c ( x (t ) x (t )dt Td ) Ti dt
传递函数：
G ( s)
Y ( s) 1 k c (1 Td s) X ( s) Ti s
在PID调节器中，微分作用主要用来加快系统的动作速度，
减小超调，克服振荡；积分作用主要用以消除静差。
TN 18
实际PID-开环阶跃响应特性
TN
19
PID调节器-特点
比例积分微分控制是由三种作用的输出特性叠加而成。 由于在 PID 控制器中，比例度δ、积分时间 Ti ，和微分时 间 TD 三个参数都是可调的，所以，只要这三个参数选择的 合适，就可以获得良好的控制质量。 PID控制选用通用的控制器，可实现三作用控制规律。 若将微分时间调至零，就成一台比例积分控制器； 若将积分时间调至最大，就成一台比例微分控制器； 若将微分时间至零，积分时间至无穷大，就是一台比例控制 器．

调节器及其调节规律


t
3.1.2

基本比例控制（续6）
积分控制的特点
当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）；当偏差消 e 失时，输出能保持在某一值上。
E
t
积分作用具有保持功能，故积分 控制可以消除余差。 积分输出信号随着时间逐渐增强 ，控制动作缓慢，故积分作用不单独使 用。
y
t
3.1.2
基本比例控制（续7）
简介（续）
2．气动仪表 以 140kPa 的气压信号作为工作能源，其输入输出信号均采用 20～100kPa的标准气压信号。 3．自力式仪表
Q1
不需要专门提供工 作能源。 例：自力式液位调 节器
h Q2
3.1
3.1.1
调节规律
概述
调节器根据被调量y 与规定值r的偏差信号e (或再加上一些补充 信号)而使执行机构按一定规律(即控制规律)动作,从而引起调节机关位置 μ的变化。调节器输入量为偏差e, 输出量为调节机关位置, 动态特性是指 调节器的输出量与输入量的动态关系, 常称作调节器的控制规律。常用的 调节器按其控制规律可分为比例调节器、比例积分调节器、比例微分调 节器、比例积分微分调节器。这些调节器的控制规律都是由基本调节作 用比例、积分、微分组合而成。
3.1.2 基本比例控制（续4）
比例带P的物理意义：
使控制器输出变化 100% 时，所对应的偏差变化相对量。如 P=50% 表明：
y
100%
P=50%
50%
P=100%
0
控制器输入偏差变化50% ， 就可使控制器输出变化100%， 若输入偏差变化超过此量，则 控制器输出饱和，不再符合比 例关系。
xmin
或变化的瞬间，微分立即产生强烈的调 节作用，使偏差尽快地消除于萌芽状态

调节器及其调节规律


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。
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。
3.1.3

PID运算电路（续6）
PI传递函数 IC负输入端节点电流方程（S3置于×10档）：
例：当TI / TD = 4时，
TD F 1 =1.25 TI
各参数的实际值与F = 1时相差25%。
3.1.3 PID运算电路（续13）
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) V03
5输出限幅电路321调节器的基本组成续节器的作用是将参数测量值和规定的参数值给定值相比较后得出被调量的偏差再根据一定的调节规律产生输出信号从而推动执行器工作对生产过程中的参数进行自动调节
第 3章
调节器及其调节规律
任课教师：何王勇
简介
控制仪表又称控制器或调节器。其作用是把被控变量的测量值和给
定值进行比较，得出偏差后，按一定的调节规律(PID)进行运算，输出
Q1
不需要专门提供工 作能源。 例：自力式液位调 节器
h Q2
3.1
3.1.1
调节规律
概述
调节器根据被调量y 与规定值r的偏差信号e (或再加上一些补充 信号)而使执行机构按一定规律(即控制规律)动作,从而引起调节机关位置 μ的变化。调节器输入量为偏差e, 输出量为调节机关位置, 动态特性是指 调节器的输出量与输入量的动态关系, 常称作调节器的控制规律。常用的 调节器按其控制规律可分为比例调节器、比例积分调节器、比例微分调 节器、比例积分微分调节器。这些调节器的控制规律都是由基本调节作 用比例、积分、微分组合而成。
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在调节器上有两个旋钮，一个是比例带调整旋钮，另一个
是微分时间调整旋钮。如果把微分时间旋钮调整到Td=0 ， 相当于切除微分作用，这时调节器就成为纯比例调节器。一 般来说，控制对象惯性很小的控制系统，其所采用的调节器 可不加微分作用。而控制对象惯性大的控制系统，加入微分 作用，可以有效地改善控制系统的动态过程。在调节器中， 加进微分作用后，其比例带PB可比纯比例控制时略小些。因 为微分作用能实现超前控制，具有抵制偏差出现的能力，尽
服的缺点
• 显然比例作用规律中，如果放大倍数K较大（比例作用越 强），那么稳态时只要有一个较小的静态偏差，调节阀就 会有一个较大的开度变化以适用负荷的要求。因此，K越 大，稳态时静态偏差越小，反之亦然。但不可能通过无限 制地增加比例系数的方法来达到消除静态偏差的目的，而 且当比例系数大到一定程度时将导致系统发生振荡。 • 比例控制系统虽然存在静态偏差，但这个偏差值是不大的 ，与自平衡对象受到扰动后，靠自平衡能力使被控量自行
水位才会稳定在比给定水位略低的值上。相反，若突然关小
出水阀，出水流量阶跃减少（即减少水柜的负荷），水位连 同浮子和浮子杆一起上移，通过杠杆作用使调节阀关小，减
Байду номын сангаас
少给水流量，直到为止，水位又会稳定在比给定值略高的值
上。当对水柜施加扰动（出水阀开度变化）后，水位的实际 值（浮子的位置）偏离给定水位的数值就是偏差值。
1.浮子式水位双位控制系统
在调节板上对应浮子杆的上、下限位置各有三个销钉孔， 调整上、下销钉5的位置，可调整水位的上、下限值，但如 果把上、下销钉之间的距离调整得太小，虽然可以减小水位 的波动范围，但将导致电机起停频繁，这是不利的。
2.双位式压力调节器（压力开关）
船舶辅锅炉的蒸汽压力、日
用海、淡水压力控制。 工作原理？
比例带PB与放大倍数成反比。PB=1/K×100%
***比例带的物理意义：即假定调节器指挥执行机构变
化全行程（例如调节阀从全关到全开或从全开到全 关），需要被控量的变化量占其全量程的百分数就是 比例带。
比例带PB 越小，在被控量偏差占全量程百分数相同的情
况下，调节器的输出变化也越大，克服扰动能力越强，比例
对照反馈控制系统的组成，不难看出，在上述水位控制系统中，控制对象 为水柜，杠杆起到调节器的作用，浮子是测量单元，而给水调节阀就是执 行机构，被控量是水位高度h，被控量的设定值实际上就是浮子杆的长度l
。从图5-27可见，p(t)与e(t)的关系是：
a p (t ) e(t ) K e(t ) b
比例作用规律的优点是，调节阀的开度能较及时地反映控
制对象负荷的大小。负荷变化大，偏差e（t）就大，调节阀 开度会成比例变化，对被控量控制比较及时。比例作用规律 存在的缺点也是明显的。当控制对象受到扰动后，在比例调 节器的控制作用下，被控量不能完全回到给定值上来，只能 恢复到给定值附近。被控量的稳态值与给定值之间必定存在 一个较小的静态偏差，这是比例作用存在的固有的、不可克
比例微分(PD)作用规律、比例积分微分(PID)作用规律等五
种。这些作用规律中，除了双位作用规律之外，都还有作用 强度的问题，例如比例系数的大小衡量着比例作用的强弱， 积分时间的大小反映积分作用的强弱，微分时间的大小决定 着微分作用的强弱。
一、位式调节器
双位式作用规律的特点是，对应被控量 的高限和低限，调节器只有两个输出状 态（逻辑0和逻辑1）这种作用规律不能 使被控量稳定在某个值上，而是使被控 量在上限值和下限值之间上下波动。当 被控量下降到下限值时，调节器的输出 通过执行机构使被控量上升，到达上限 值时，调节器的输出状态改变，被控量 下降，如此周而复始。当被控量在上、 图5—23双位作用规律 下限之间变化时，调节器输出状态不变。 双位控制广泛应用于允许被控量在一定 范围内波动的控制系统中，例如各种液 位、压力和温度等的双位控制。
l3
l2
气动比例调节器
F测 l2 K F反 · l3
三、比例微分调节器
1.微分（D）作用规律
所谓微分作用规律是指调节器的内部 采用了一个微分环节，其输出与偏差对 时间的微分，即偏差变化速度成比例， 表达式为：
p(t ) S d
de(t ) dt
微分作用的输出与偏差的绝对值没有关系， 因此能在偏差绝对值还很小时就根据其变化 速度，提前输出一个控制量，及时抵御扰动。 从这个意义上说，微分作用具有超前控制的 能力，或者说微分作用有抵制偏差出现的能 图5-29 实际微分作用的输 出特性 力。
设有比例带调整旋钮，用来设定比例带。比例带的可调范围
，对不同类型的调节器不尽相同，一般在5％～300％之内。
l3
l2
气动比例调节器 M给=M测+M反 △p测· F测· l2+△p出· F反· l3=0
M给=M测+M反 △p测· F测· l2+△p出· F反· l3=0
P l2 测 F测· p出 K· P 测 F反· l3
稳定在新稳态值上的变化量相比较要小得多，动态过程进 行也要快得多。因此，比例调节器广泛应用于对被控量稳 态精度要求不是很高的场合。
2.比例带 比例带PB（或比例度δ ），是指调节器的相对输入量与相对输出量 之比的百分数。
e X i max X o max e R 0 0 PB( ) 100 100 100 0 0 X 0 K 0 p X o max p i max
图5—24浮子式辅锅炉水位双位调节器 l—浮子室；2—浮子；3—调节板；4—枢轴；5—上、下限销钉； 6、12—同极性永久磁铁；7—静触点；8—开关箱；9—转轴；10—转杆；11—动触点
1.浮子式水位双位控制系统
热水井的水位控制、主机燃油日用柜的液位控制、小型辅 锅炉的水位控制等。 控制原理？ 水位的上、下限如何调整？
式中，k=a/b，是比例调节器放大倍数。改变杠杆长度比a/b，可改变值k。
左移可调支点，a减小，b增大，k则减小。反之，k则增大。k是衡量比例 作用强弱的参数，k若大，系统出现一个较小的偏差，调节器（本例中是
杠杆）就能使调节阀开度p(t)有一个较大的变化，给水流量的变化量也比
较大，克服扰动的能力强，其比例作用强。k若小，被控量出现较大偏差 e(t)时，调节器指挥调节阀开度变化不大，克服扰动的能力弱，比例作用 就弱。
量按何种方式进行变化。
3.根据调节器输出的变化方向，调节器有两种类型，一是随着测量 值的增加，调节器的输出也增加，称为正作用式调节器；另一是随
着测量值增加，调节器的输出减小，称为反作用式调节器。
调节器作用规律简介
4、船舶机舱常用的调节器作用规律： 双位作用规律、比例(P)作用规律、比例积分(PI)作用规律、
如何调整上、下限？
图5—25 YT-1226型压力调节器结构原理图
双位式压力调节器
• 被测量的压力信号接至测量室，通过波纹管转换为力信号作用于比较杠杆 ，产生测量力矩。此外杠杆上还作用着由给定值弹簧产生的给定力矩和由 幅差弹簧产生的幅差力矩。 • 当输入信号处在压力的下限值时，比较杠杆处于水平位置。这时动触点离 开静触点1闭合于静触点2。此时，作用螺钉与幅差弹簧盘之间存在一定的 间隙，幅差弹簧对杠杆不起作用。当增大时，杠杆绕支点逆时针转动，通 过拨臂使舌簧的下边框左移，通过舌簧舌片使跳簧压缩，贮存弹性能。同 时，作用螺钉与幅差弹簧盘的间隙逐渐消失，当杠杆继续转动时，不仅要 克服给定力矩，还要克服幅差力矩。当杠杆转过某个角度，即被测量压力 达到上限值时，舌簧舌片正好与舌簧簧片处在同一平面，跳簧有了释放能 量的机会，迅速把舌簧簧片弹开，使动触点离开静触点2而与静触点1闭合 。当压力降低时，杠杆绕支点顺时针转动，当杠杆回到水平位置时，舌簧 舌片又与舌簧簧片处在同一平面，跳簧再次把舌簧弹开，使动触点离开静 触点1合到静触点2。当压力在上限值和下限值之间变化时，跳簧保持原状 态不变，也就是调节器的输出状态不变。
第五章 船舶反馈控制系统基础
第三节 调节器及其调节作用规律
调节器作用规律简介
1.在反馈控制系统中，调节器是最重要的组成单元。当控制对象确 定后，反映控制对象特性的各种参数也是既定的，因此调节器就对 控制系统的动态过程品质起着决定性的影响。 2.调节器的输入是被控量的偏差值e(t),调节器的输出是控制量p(t)， 用于改变执行机构的位置（如调节阀的开度），最终作用于控制对 象。调节器的作用规律是指输出量p(t)与输入量e(t)之间的函数关系 ，即p(t)=f[e(t)]，也就是说给调节器施加一个输入信号后，其输出
例 两位式压力开关。
下限值（PL）：由给定值弹簧设定 上限值（PH）：由幅差弹簧设定 PH= PL+ΔP YT-1226型给定指针的指示范围是PL=0~0.2MPa, 幅差范围 ΔP=0.07~0.25MPa ΔP= PH-PL=0.07+（0.25-0.07)×X/10
二、比例调节器
比例作用规律是指调节器的输出量P （调节阀开度的变化量）与输入量e （被控量的偏差值）成比例变化，其输 出与输入之间的函数关系为 P（t）＝K· e（t） 式中：K是比例调节器的放大倍数。放 大倍数K大，在输入相同偏差e（t）信 号时，调节器输出量P（t）大，也就是 调节器指挥调节阀开度的变化量大，我 们就说它的比例作用强；反之，K小， 其比例作用弱。用比例作用规律制成的 图5-23 比例作用规律开环阶 跃响应特性
K
F测 l 2 F反 · l3
l3
改变l3 可调整比例系数K,或者 比例带PB。 K为负值，表明是一个反作用 式调节器。
l2
气动比例调节器
• 以上对比例调节器工作原理 的分析表明，比例作用是通 过将输出进行直接负反馈实 现的，负反馈的强度决定着 调节器的比例带。在调节器 的实物上一般设有一个比例 带调整旋钮，通过比例带旋 钮可以左右移动反馈波纹管 的位置，即调整反馈力臂的 长度。左移反馈波纹管，l3 增长，负反馈增强，K减小 ，PB增大，比例作用减弱； 反之亦然。