控制和调节基本知识

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控制和调节

在工程中,数量既可以控制也可以调节。

进行控制时,可以操纵数量,但无法补偿外部影响。进行调节时,可以将 数量维持在某特定值,以补偿外部影响。

在以下实例中,控制表示操作人员可以将热量输出设置为一个固定值。加 热器无法补偿打开窗户后室内温度的下降。

在下面的实例中,调节表示操作人员可以在室内温度下降到 20 °C 以下时增加热量输出。当室内温度上升到 20 °C 以上时,减少热量输出。

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调节的基本概念

在该实例中,电气加热的电流为调节变量。可变电阻为执行器。操作执行器的手为控件。实际室内温度为受控变量或过程值。所需的室内温度为命令变量或设定值。电气加热为控制过程。温度计为传感器。因打开窗户而造成的温度损失为干扰变量

因此,该过程可以表示为操作人员通过传感器(温度计)测量过程值(室 内温度),将过程值(室内温度)与命令变量(所需的室内温度)进行比 较,并使用执行器(可变电阻)手动调节调节变量(加热电流)以补偿干 扰变量(因打开窗户而造成的温度下降)。因此,操作人员是控制者。

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控制设备由执行器和控件组成。

控件和控制器共同组成调节设备

下图对上述情况进行了简要描述。

比较元件使用传感器将命令变量和过程值进行比较。如果命令变量和过程 值不同,这将导致正的或负的回路误差,从而导致更改过程值。

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控制回路

过程值 x 通过调节设备影响调节变量 M。这将创建一个闭合电路,也称为控制回路

在以上实例中,如果打开窗户,则室内温度会下降。操作人员必须增加加 热器的热量输出。如果热量输出增加太多,就会变得太热。那么操作人员 就必须减少热量输出。

如果热量输出增加或减少得太快,则控制回路会开始变得不稳定。室内温 度将出现波动。或者太热,或者太冷。要避免此类情况的发生,操作人员 必须小心、缓慢地减少或增加热量输出。

回路误差

回路误差是命令变量和过程值之间的差。即:过程值与设定值的差。

e = SP – PV

回路误差 e 导致调节变量 M 发生变化。

上述实例很好地阐明了这一点:在所需的温度为 20 °C(等于命令值 w)的情况下,如果室内温度是 22 °C(等于过程值 PV),这将导致产生回路误差:

e = SP – PV = 20 °C - 22 °C = -2 °C

在这种情况下,负号代表逆向操作:减少热量输出。

如果控制回路处于平衡状态,则回路误差为 0 或非常小。如果命令变量发生变化或存在干扰,则会出现回路误差。通过 调节变量 M 纠正回路误差。

 

控制器基本知识

各个参数的说明

比例积分控制器

 

加热控制

斜坡控制