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基地式仪表是将测量、显示、控制和执行几都分组合设计成一个整体装置。由于仪表直接安装于被控的生产设备附近，故称为基地式或现场型仪表。基地式仪表的所有部件都装在一个机壳里，具有结构简单、动作可靠、价格便宜、运行稳定、维修方便、安全防爆等优I。一般情况下，用一台气动调节器与一个气动调节阀配合使用，就可解决简单调节系统的检测、指示、控制和报警全部问题。本文重点介绍气动调节器实现PID控制的基本原理。 1、气动调节器比例(P)控制规律的实现 一个假想的气动比例调节器原理如图1所示。误差的检测由波纹管A和B来实现，测量值或设定值的任何变化都将导致挡板的移动，经喷嘴挡板机构放大后，至功率放大器再进行功率放大，其输出P0又经反馈波纹管E和驱动杆F作用于挡板，最后使调节器输出P0稳定在某一值，并实现与测量值和设定值之差成比例。气动调节器的比例增益可通过改变增益调整球的上下位置进行整定，气动调节器的输出零点可通过调零弹簧进行调整，气动调节器正作用、反作用可通过改变测量信号和设定值信号输入波纹管A和B的方法来实现。在图中，测量信号进入波纹管B，设定信号进入波纹管A，气动调节器是正作用如果改为测量信号进入A，设定信号进入B，则变为反作用。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有  2、气动调节器比例积分(PI)控制规律的实现 比例控制的主要问题是存在静差。为了减少或消除静差，可以采用高增益比例控制器或开关式调节器，但会引起系统的振荡。为了实现稳定控制，同时实现无静差，可以把图1所示的比例调节器变为图2所示的PI调节器。对图1和图2进行比较可知，两者的区别只是比例控制器的调零弹簧被波纹管H和针阀I所代替。如果图2中的针阀I在波纹管H为某一固定压力时被关闭，则波纹管H的作用就相当于图1的调零弹簧。这时PI调节器就相当于P调节器。如果针阀I全开，波纹管E和H之间的作用力相平衡，这就等于没有负反馈作用，控制器就成为开关调节器。如果针阀I处于全关或全开之间的某一位置，则在测量值与设定值有一偏差时，调节器一方面由喷嘴挡板机构、功率放大器及波纹管E等实现比例控制作用，另一方面又通过针阀I和波纹管H实现积分控制作用。显然，这种PI调节器的特点是开始是比例控制，因为有负反馈，故使比例增益较小；后来是积分作用，由波纹管H来实现，因为是正反馈使控制器比例增益增大，其增大的数值是流入波纹管H或从波纹管H流出的流量之函数。因此，这种调节器能实现初始响应的低增益，然后增大增益以克服静差的问题，即完成低、高增益两种功能作用。 |