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3.2_1比例作用规律的定义

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3.2_1比例作用规律的定义课程教案、知识点、字幕

同学们好

欢迎回到课堂

本讲我们来学习比例作用规律

比例作用规律p

是指调节器的输出量 p(t)

与输入量 e(t)成比例变化

其中K称为比例系数

K越大在输入相同的偏差e(t) 时

调节器输出量p(t) 也越大

我们就说比例作用越强

K越小 比例作用越弱

考察调节器特性时

可以通过开环阶跃响应来完成

开环阶跃特性是指

调节器没有接入反馈控制系统中

形成闭环回路

仅仅通过给调节器输入一个阶跃信号

观察其输出信号的变化规律

比例作用调节器的开环阶跃特性如图所示

给调节器一个阶跃的偏差e输入后

调节器立即输出一个阶跃响应

该阶跃响应与输入e成比例变化

下面通过一个单容水柜的液位控制系统

来介绍一下比例作用调节器的控制过程及其特点

图中水柜中的实际水位h是被控量

其给定值为

假定在初始平衡状态下

给水流量Qi与出水流量Qo相等

水位稳定在h0上 偏差e(t) =0

此时

水柜的出水流量Qo

对应水柜的额定负荷

通过调整可以使此时调节阀开度p(t)

为全开的一半左右

保证不论出水量负荷怎样变化

调节阀都有调节余地

若突然开大出水阀

出水流量阶跃增大

相当于增大水柜的负荷

假设调节器暂未动作

给水流量Qi暂时未变

水位会连同浮子和浮子杆一起下移

带动杠杆绕支点顺时针转动

使给水调节阀开度增大

给水流量Qi增加

当给水流量Qi超过出水量Qo 时

水位上升

在浮子的作用下给水调节阀开度变小

如此反复振荡几次后

直到Qi=Qo

水位重新稳定在一个新的设定值h0'上

突然关小出水阀诗的动作过程

与上述过程相反

请大家自行分析

下面请看一下整个调节过程的动画演示

根据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

被控量是水位高度h

杠杆可以起到调节器的作用

浮子是测量单元

而给水调节阀就是执行机构

图中杠杆调节器的输出p(t)

与水位测量值

与设定值偏差e(t)的关系可以写作

可以看做是比例调节器放大倍数

改变支点位置可以改变长度比a/b

即改变了放大倍数K的值

左移可调支点

a减小 b增大

放大倍数K减小

反之则K增大

浮子式水位控制系统中

假设出口阀突然开大导致出水量Qo增加后

经过动态调节过程

最终稳定的新的水位值h0'

与原来的稳定值h0是否相等

这个问题可以这样考虑

如果水位最终能够稳定下来

那么必定有Qi=Qo

即被控对象水柜的给水量与出水量相等

而给水阀开大后出水量是增加的

因此给水量也需要增加相应的量

才可以保持系统的物质平衡状态

即给水阀的开度

要比原来的平衡状态大一些才行

在支点位置不变的情况下

开大给水阀只能通过降低浮子位置来完成

由此可知

最后的平衡状态下

浮子位置比原来的位置要低

即新的平衡状态

被控量水位值h0'要比原水位值h0 要小

h0减去h0'

就是定值控制系统的静态偏差值

静差的存在是比例控制的固有特性

可以通过增强比例作用来减小静差

但是没有办法完全消除

比例作用规律的优点是

结构简单 调节及时迅速

因此是构成其它PID控制规律的基础

由前面的分析可知

比例控制系统始终存在静态偏差

因此无法实现无差控制

但是其本质上仍然属于定值控制器的一种

这是它不和双位控制的根本区别之一

换句话说

比例控制的静态偏差在理论上无限接近于0

因此可以将其单独应用于

控制精度相对高的控制系统中

控制精度相对高的控制系统中

以上是比例作用规律的定义及其工作过程

影响比例作用规律强弱的参数

将在下一讲中进行介绍

谢谢大家

轮机自动化课程列表:

第一章 走进船舶自动化机舱

-第一节 走进船舶自动化机舱

--Video

第二章 反馈控制系统的概念

-第一节

--2.1_1认识反馈控制系统的组成

--2.1_2反馈控制系统的详细组成

--2.1_3反馈控制系统传递方框图

--2.1_4反馈控制系统的工作过程

--2.1_5反馈控制系统的分类

--2.1_6自动控制系统的其他形式

-第一节--作业

-第二节

--2.2_1控制系统动态过程的概念

--2.2_2控制系统的典型输入信号

--2.2_3评定控制系统动态过程品质指标

-第二节--作业

-第三节

--2.3 反馈控制系统认识实验

第三章 调节器基本作用规律

-第一节

--3.1_1调节器基本作用规律概述

--3.1_2双位作用规律的概念

--3.1_3浮子式液位双位控制系统

--3.1_4双位式压力调节器

-第一节--作业

-第二节

--3.2_1比例作用规律的定义

--3.2_2比例带的概念

-第二节--作业

-第三节

--3.3_1积分作用规律

--3.3_2比例积分作用规律

-第三节--作业

-第四节

--3.4_1微分作用规律

--3.4_2比例微分作用规律

-第四节--作业

-第五节

--3.5 比例积分微分作用规律

-第五节--作业

第四章 传感器和变送器

-第一节

--4.1_1温度传感器

--4.1_2 压力传感器

--4.1_3 液位与流量传感器

--4.1_4 转速与转矩传感器

-第一节--作业

-第二节

--4.2_1 变送器的构成原理

--4.2_2 气动差压变送器

--4.2_3 电动差压变送器

--4.2_4 差压变送器的应用实例

-第二节--作业

-第三节

--4.3_1 气动差压变送器实验

--4.3_2 电动差压变送器实验

第五章 执行机构

-第一节

--5.1 气动执行机构

-第二节

--5.2 电动执行机构

第六章 冷却水温度控制系统

-第一节

--6. 冷却水温度控制系统

第七章 燃油供油单元自动控制系统

-第一节

--7.1_1供油单元系统概述1

--7.1_2供油单元系统概述2

--7.1_3燃油粘度控制的基本过程

-第二节

--7.2_1 VISCOCHIEF燃油黏度控制系统1

--7.2_2 VISCOCHIEF燃油黏度控制系统2

第八章 燃油净油单元自动控制系统

-第一节

--8.1燃油净油单元自动控制系统1

-第二节

--8.2燃油净油单元自动控制系统2

第九章 船用燃油辅锅炉的自动控制系统

-第一节

--9.1 船用燃油辅锅炉自动控制系统概述

-第二节

--9.2_1锅炉水位变化特点

--9.2_2水位的双位自动控制

--9.2_3水位的定值自动控制

-第三节

--9.3_1蒸汽压力的双位自动控制

--9.3_2蒸汽压力的定值自动控制

-第四节

--9.4_1点火及燃烧时序控制

--9.4_2自动安全保护

第十章 主机遥控系统基础知识

-第一节

--10.1_1认识船舶主机遥控系统

--10.1_2主机遥控系统组成

--10.1_3 主机遥控系统的主要功能

-第二节

--10.2_1 气动阀件1

--10.2_2气动阀件2

-第三节

--10.3换向逻辑及其控制

-第四节

--10.4起动逻辑及其控制

-第五节

--10.5制动逻辑及其控制

-第六节

--10.6转速与负荷控制

-课后练习

--10课后练习

第十一章 船舶柴油主机气动操纵系统

-第一节

--11.1气动操纵系统1

-第二节

--11.2气动操纵系统2

-第三节

--11.3气动操纵系统3

-11课后练习

第十二章 主机遥控系统实例

-第一节

--12.1 AC C600遥控系统的结构组成

-第二节

--12.2 分布式处理单元

-第三节

--12.3 车钟系统及操作部位切换

-第四节

--12.4 AC C600面板

-第五节

--12.5 AC C600控制与安全保护功能

-12课后练习

第十三章 机舱监控与报警系统概述

-第一节

--13.1认识船舶机舱监控与报警系统

-第二节

--13.2参数类型

-第三节

--13.3_1监控与报警系统的组成与功能概述

--13.3_2声光报警和参数与状态显示功能

--13.3_3打印记录、报警延时和报警闭锁功能

--13.3_4延伸报警、失职报警和值班呼叫等其他功能

-13课后作业

第十四章 机舱监控与报警系统实例

-第一节

--14.1 K-Chief 600监控与报警系统的结构组成

-第二节

--14.2 分布式处理单元DPU

-第三节

--14.3 网关

-第四节

--14.4操作站OS

-第五节

--14.5软件界面

-第六节

--14.6_1监控与报警功能

--14.6_2综合控制功能之泵的控制

--14.6_3综合控制功能之阀门遥控

--14.6_4综合控制功能之PID过程反馈控制

--14.6_5综合控制功能之电力管理系统

--Video

-14课后练习

第十五章 船舶火灾监控系统

-第一节

--15船舶火灾监控系统

第十六章 油分浓度监视报警系统

-第一节

--16油分浓度监视报警系统

第十七章 曲柄箱油雾浓度监视报警系统

-第一节

--17曲柄箱油雾浓度监视报警系统

3.2_1比例作用规律的定义笔记与讨论

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