第一章-熱工自動化基礎(chǔ)

1、121-1 1-1 概概概概概概 述述述述述述3 4 56789101112 13141516171819202122231-1-242526 27 2280( ) ( )sWsWs et-=29( )(1)snKWseT st-=+( )(1)nKWssT s=+30 31 32tD0. 5tD3334( )(1)nKWsT s=+( )1sKWseT st-=+ *( )c35線段在時間軸上的投影CLM= TO Lt= /0. 12242. 93/0. 50. 35CCCTnTTTnttt+淮- +- 2 221()1KW sT sT s=+122TT 36* ()c1* ( )0. 4

2、* ()ctc=2* ( )0. 8 * ()ctc=1211222122. 16(1. 740. 55)ttTtTTt+ - 1221121. 075(0. 5)2. 16tnttttTn+- + ( )(1)nKWsT s=+371( )(1)naWsT sT s=+1aTtn=211()2( )6aO hnc tp=-1aaUUTtO hO hte= =38391-3 1-3 變送器變送器4041maxxminxmaxyminy變送器kxymaxmin xxmaxmin yyminminminminminmaxminmax)()(yxxkyxxxxyyy4)400(08. 0)(4006

3、00420minminTITTI42目的是使變送器輸出的上限與測量范圍的上限相對應(yīng)。適用于大范圍物理量的測量；正確選擇測量范圍；xy0 xmaxymaxxy0 x1maxymax43xy0 xmaxymaxxy0 xmaxymaxxmin零點遷移原理圖44差壓變送器精度為0.5級，量程為 010 Kpa，被測差壓范圍是610KPa；調(diào)整前： 變送器輸出最大誤差為： 10 x 0.5% = 0.05 Kpa (50 Pa)；調(diào)整后（零點遷移，遷移量6KPa，量程為 4 KPa）； 變送器輸出最大誤差為： 4 x 0.5% = 0.02 Kpa (20 Pa)；451-4 1-4 執(zhí)行器執(zhí)行器46

4、474849maxxminxmaxyminy執(zhí)行器kxymaxmin xxmaxmin yyminminminminminmaxminmax)()(yxxkyxxxxyyy5055555104 . 0)4(101 . 0104 . 0)4(420104 . 0100 . 2IIP511-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 常規(guī)常規(guī)常規(guī)常規(guī)常規(guī)常規(guī)PIDPIDPIDPIDPIDPID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器5253 ( )( )( )PPU sWsKE s=pK1 )()(teKtup54 5556dtteTutui)(1)0()(1( )IiWsT s=575859 ( )

5、( )( )(0)(0)ddde tdc tu tuTuTdtdt=+=+ ( )DdWsT s= 60( )( )11DDDdDddKKWsT sWsT sT s=+61 62 63 646566676869707172kkT73iT0dTkkT74kkT75ssTsrt76iT0dT77rtsT789 . 075. 07980 100 minITminDT81ITDT82,OCCBTcCBAB/83OCCBAB/848586871( )( )( )( )pdide tu tKe te t dtTTdt1pK控制量系統(tǒng)的控制偏差比例增益， 與 比例帶成倒數(shù)關(guān)系，即：pK積分時間微分時間880

6、( )( )( )( )(1)kjtkTe t dtTe jde te ke kdtT()e kT( )e k890( )( )( )( )(1)kdpjiTTu kKe ke je ke kTT0( )( )( )( )(1)kpidju kK e kKe jKe ke k90( )u kpiiK TKTpddK TKT91( )( )(1)u ku ku k10(1)(1)( )(1)(2)kdpjiTTu kKe ke je ke kTT0( )( )( )( )(1)kpidju kK e kKe jKe ke k92( )( )(1)( )( )2 (1)(2)dpiTTu kKe

7、ke ke ke ke ke kTT( )( )(1)( )( )2 (1)(2)pidu kKe ke kK e kKe ke ke k( )( )u kv kT93211( )(1)( )( )2 (1)(2)dpiTKe ke ke ke ke ke kTTT( )v k1( )1FFGsT s94( )11( )1pdFiKU sT sE sT sTs2FTT,得到如下的實際PID算式：1212(1)(1)( )( )(1)pKTsT sU sE sTsT s21211( )11( )1T sU sKE sT sTs輸出（至調(diào)節(jié)閥）偏差實際積分時間實際微分時間微分放大系數(shù)放大倍數(shù)951

8、211pTTKKT12iTTT1 2diTTTT其中96221( )( )1T sD sE sT s22dDdeTDTedtdt22( )(1)( )(1)( )( )D kD ke ke kTD kTe kTT97222() ( )(1)( )(1)( )TT D kT D kT e ke kTe k22222( )(1)( )(1)( )TTTD kD ke ke ke kTTTTTT222222( )(1)( )(1)TTTTD kD ke ke kTTTTTT123( )(1)( )(1)D kD ke ke k222123222,TTTTTTTTTT98211( )( )UsKD s

9、Ts2211( )(1)( )u ku kKD kTT2211( )(1)( )Tu ku kKD kT11( )( )u kK D k99121211( )( )( )( )(1)( )Tu ku ku kK D ku kKD kT211( )1( )Tu kKD kT22221222(1)1(1)( )(1)iTTTTTu kKD ke ke kTTTTTTT100圖圖. PID. PID數(shù)字控制器的階躍響應(yīng)數(shù)字控制器的階躍響應(yīng)10110222221222( )(1)1(1)( )(1)iTTTTTu ku kKD ke ke kTTTTTTT ( )( )(1)u ku ku k222(

10、1)(1)(2)u ku ku k(1)(1)(2)D kD kD k( )( )(1)e ke ke k(1)(1)(2)e ke ke k103( )( )u kv kT222212221(1)1(1)( )(1)iTTTTTu kKD ke ke kTTTTTTTT104 在實際使用中，這種基本的 PID控制算法往往還存在著一些缺陷。其中對控制系統(tǒng)影響比較大的一個問題就是積分器的飽和問題。105106 1070( )( )(1)( )( )( )( )( )(1)( )pdkpidjK e kKe ke ke ku kK e kKe jKe ke ke k108109 ( )f e k(

11、 )e kf( )e k10( )( ) ( ) ( )kiiju kKe jf e k e kf( )e k1( )( )( )( )0( )e kBAe kBf e kBe kABAe kAB11010( )( )( )( )( )( )(1)kpidju kK e kKe jf e ke kKe ke k111112( )( )(1)pddK Tuke ke kT ( )( )(1)(1)(2)pddK Tuke ke ke ke kT113dTT圖圖. .插值法示意圖插值法示意圖114301( )(1)(2)(3)( )()44je ke ke ke ke ke kj( )( )(1)

12、( )( )(2)( )(3)( )1.50.50.51.54e ke ke ke ke ke ke ke ke kTTTTT1( )3 (1)3 (2)(3)6e ke ke ke kT115圖圖. 不完全微分不完全微分PID的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)116( )11( )1dpifT sU sKE sTsT s1( )1( )1dpifT sU sKE sTsT s( )( )( )pidUsU sUs低通濾波器的濾波時間常數(shù)( )( )1pddfK T sUsE sT s117( )( )( )dfpddu tde tutTK Tdtdt( )(1)( )(1)( )dddfpdukuke ke ku

13、kTK TTT( )(1)(1)( )dddukukKe k1,11fpddffTK TTKTTTTT寫成微分方程為將其離散化為加以整理得式中118( )( )ddukKe k( )duk(1)duk1dK119圖圖. .帶死區(qū)的帶死區(qū)的PIDPID控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)120( )( )( )( )( )0( )( )( )e kr ky ke kBp kr ky ke kB( )e kB( )e kB1211-6 1-6 1-6 1-6 1-6 1-6 熱工系統(tǒng)的主要熱工系統(tǒng)的主要熱工系統(tǒng)的主要熱工系統(tǒng)的主要熱工系統(tǒng)的主要熱工系統(tǒng)的主要控制方式控制方式控制方式控制方式控制方式控制方式122123

14、124125126127128129130131( )( )( )( )( )( )( )( )1( )( )1( )( )TDBDDZTDTDWs WsWs WsWsY sX sZ sWs WsWs Ws( )( )( )01( )( )BDDZTDWs WsWsWs Ws132( )( )( )( )( )( )1( )( )1( )( )TDDZTDTDWs WsWsY sX sZ sWs WsWs Ws133( )( )( )( )( )( )( )( )( )1( )( )1( )( )TDBTDDZTDTDWs WsWs Ws WsWsY sX sZ sWs WsWs Ws134(

15、 )( )( )( )DZBTDWsWsWs Ws1351( )( )( )1( )( )TDsY sZ sWs Ws11( )( )Y sY s136137138139140141142143144)()()()()()(22sWsWsWsWsWsWfzTdmD)()()()()()(211sWsWsWsWsWsWDfzTmD145146147148 149150 151152 153)(*sWD*DK2*dGdIKRD11212212122*1GrrGGdGdrrIIdGdKGGD1*GKKDD154 1551562)()(rKKsWsKzT開75. 0157222222222)(GrGrdGddGdIKGf158222)(GrKKKsKzT開159 160 1611621631-7 1-7 1-7 1-7 1-7 1-7 熱工控制系統(tǒng)熱工控制系統(tǒng)熱工控制系統(tǒng)熱工控制系統(tǒng)熱工控制系統(tǒng)熱工控制系統(tǒng)評價指標評價指標評價指標評價指標評價指標評價指標164 165166 133111mmmmmyyyyy 1my3my100101671681690tMp超調(diào)量允許誤差10.90.50.1t