导前微分控制系统.doc
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1、第四章 导前微分控制系统4-1 系统结构1. 实例 2. 结构根据上图画出原理图 (a) 系统也有两个回路组成 (b) 微分器WD(S)取实际微分 (c) 调节器Wa(S)取PI or PID 问题:系统调节结束能否保证y=r? 为什么? 4-2 系统分析系统重要特点:1) 引入导前微分信号缩短了迟延时间,等效地改善了控制对象的动态特性。不采用导前微分回路:调节对象为y(I1);采用导前微分回路:调节对象为y(I1)+I2的微分信号;2)引入导前微分信号能减少动态偏差,改善控制品质;能有效克制内扰(喷水扰动);3)导前微分控制系统有很强的抗干扰的能力。导前微分控制系统是串级系统的变形,因此它也
2、具有很强的克服内扰的能力。等效成串级系统为:主调节器:等效副调节器:不同于一般工业调节器,而具有积分微分特点:i. 若TDTi, 则具有比例+积分特点(惯性)ii. 若TD Ti ,则具有比例+微分特点。iii. 若TD =Ti ,则=具有比例作用。4-3 导前微分系统的整定一、 等效为串级系统,且主副调节器可分别独立整定注意:这里先整定主调节器主回路为:副回路快速随动,等效为。运用单回路整定方法,可拟定KD、TD。整定副调节器:副回路为:简化方法:副回路的响应频率较高时,WD(S)可近似为比例环节。 所以 求出Ti,由于KD已求得,故也可求得 。二、 用“补偿法”整定将图转化为:1) 关于等
3、效对象W0e(S)如何选取。设W0(S)=W01(S)W02(S)=W01(S)= W02(S)=惰性区 导前区希望:W0e(S)静态时具有W0(S)的特性,动态时具有W02(S)的特性。即W0e(S)=,2)WD(S)的整定W0e(S)= W02(S)W01(S)+WH2(S)WD(S)WD(S)=K11-a) KD、D是根据对象的惰性区动态特性选择的。b) 若惰性区为一阶环节,即n1,则可实现完全补偿 比较系数后得:TD=T1 ; KD=K1c) 若惰性区为二阶以上,即n12,等式两边完全相等不也许,只能做到近似补偿。在S=0处泰勒展开:比较系数得:, 3)Wa(S)整定思考题:1. 对于
4、采用导前微分信号的双回路系统, 当调节结束时能否保证被调量等于给定值?为什么?2. 采用导前微分信号的双回路系统有哪几种整定方法?3. 补偿法整定调节器参数环节是什么?等效对象是如何选取的? 4. 图示说明导前微分系统为什么相称于改善了对象动态特性 5. 图示说明导前微分系统为什么可以减小动态偏差,改善控制品质 。习题:东北电院:P29 第2、5、61. 陈书 P378 第一题2. 系统如下图所示已知系统满足两回路独立整定条件,且按一定,整定了、Ti、KD和TD现由于某种因素要提高主回路的稳定性,而保持副回路不变,问、KD应如何变?为什么? 注:将系统等效成串级系统主调节器P2调节器,要提高稳
5、定性,减小比例作用,须增大KD,要保持副回路不变,应使用KD的比例增大,副调节器的比例系数不变。(见下页)4-4 采用导前微分信号的双回路汽温控制系统一、 系统结构及其分析、整定其中 ,列出几个该掌握的问题:1. 该系统有哪几种整定方法? 整定环节。2. 如何将该系统等效为串级系统框图?3. 如何等效为补偿法整定主框图。二、 KD 、TD、Ti对系统调节过程的影响KD 、TD、Ti对系统的方法整定系统时,可知:主调节器:副调节器:Wa2(S)=WD(S)Wa(S)=副调节器简化:主回路: KD增长,1增大,调节过程动作速度减小,动态偏差增大,调节时间增大;副回路:KD增长,2减小,a校正动作增
6、大。主回路规定变 KD时,为保证副回路2不变,应使不变。Ti增大,2增大(不明显),a调节时间增大。KD同时影响两个回路且方向相反。三、 KD、TD的实验拟定方法补偿法整定:KD、TD的整定原则是以构造一个动态特性较好的广义被控对象,即 :KD、TD 还可以 通过实验的方法来拟定:() 将与断开,并取:,那么,调节器的输入信号就是等效对象的输出信号;() 将不同的,在运营稳定期,作减温水阶跃扰动实验,记录一组等效对象的动态响应曲线如下:的考虑:起始阶段重要考虑;衰减速度重要考虑。三、两种汽温调节系统整定方法的比较导前微分信号的系统:时,相称于串级:主: 副:补偿法整定一般使主回路的稳定裕量增大
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