自動(dòng)控制的根本是為了使測(cè)量值與目標(biāo)值(設(shè)定值)保持一致而對(duì)輸出進(jìn)行控制。

　　有關(guān)控制的基本用語(yǔ)如下。

　　PV:測(cè)量值(Process Variable)

　　SV:設(shè)定值(Setting Variable)

　　MV:控制輸出、調(diào)節(jié)器輸出(Manipulate Variable)

　　DEV:偏差(測(cè)量值-設(shè)定值)(Deviation)

　　P:比例動(dòng)作(Proportional)

　　PB:比例帶(Proportional Band)

　　I:積分動(dòng)作(Integrate)

　　D:微分動(dòng)作(Derivative)

　　1) 雙位(ON/OFF)控制動(dòng)作

　　控制輸出有ON(100%)/OFF(0%)兩個(gè)位置。

　　對(duì)爐溫進(jìn)行ON/OFF控制時(shí)，雙位控制的控制輸出是: 當(dāng)測(cè)量值比設(shè)定值低時(shí)加熱器為ON，測(cè)量值比設(shè)定值高時(shí)為OFF。簡(jiǎn)易調(diào)節(jié)器采用的就是這種方式。

　　利用這種方式控制的爐溫，會(huì)以某個(gè)溫度為中心上升、下降，從而形成波形變化。

　　像鍋爐一樣，當(dāng)熱容量很大時(shí)，即使進(jìn)行雙位(ON/OFF)控制，溫度變化幅度也比較小，大致能夠控制在一定的溫度。

　　雙位(ON/OFF)控制示例

　　2) 比例(P)控制

　　比例控制是控制輸出與設(shè)定值、測(cè)量值的偏差成比例變化的控制方式。

　　例如，偏差改變+10%，控制輸出從50%變?yōu)?0%時(shí)，比例增益為1。增益為控制輸出變化量/偏差變化量，即10%/10%=1。比例增益1相當(dāng)于比例帶100%，在調(diào)節(jié)器中，使用該比例帶，稱(chēng)為PB(Proportional Band)。

　　比例帶與比例增益的關(guān)系

　　比例帶(%)=100/比例增益

　　△控制輸出=(100/比例帶(%))×Δ偏差

　　比例帶0%是指，在ON/OFF動(dòng)作狀態(tài)下，比例帶大時(shí)控制輸出變化量少，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的控制。但是當(dāng)比例帶過(guò)大時(shí)，設(shè)定值和測(cè)量值之差(即偏差)會(huì)增大。

　　比例控制相當(dāng)于單純的可變?cè)鲆嬖龇娐?，并可以認(rèn)為放大器增益的倒數(shù)為比例帶。

　　比例動(dòng)作

　　3) 積分(I)控制

　　消除比例控制偏差的控制動(dòng)作稱(chēng)為積分控制。積分動(dòng)作可以在存在偏差時(shí)，一直對(duì)輸出進(jìn)行修正，能自動(dòng)消除偏差。

　　由于對(duì)偏差進(jìn)行積分，并修正控制輸出，所以也稱(chēng)為I(Integrate)控制或者自動(dòng)復(fù)位。

　　一般使用的是將比例控制和積分控制組合在一起的調(diào)節(jié)器，也稱(chēng)為PI控制器。

　　積分時(shí)間越接近零，積分控制則越強(qiáng)，過(guò)強(qiáng)時(shí)，過(guò)程控制結(jié)果變?yōu)檎駝?dòng)狀態(tài)。相反如果積分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則需要較長(zhǎng)時(shí)間消除偏差。

　　積分動(dòng)作

　　4) 微分(D)控制

　　包括二階系統(tǒng)及時(shí)滯時(shí)間在內(nèi)，響應(yīng)速度慢、熱容量大的過(guò)程中，如果只依靠比例+積分控制達(dá)到穩(wěn)定，需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，從而不能進(jìn)行有效的控制。為此，在控制輸出中加入對(duì)溫度變化速度的微分控制，以改善控制性能。

　　這樣將輸入進(jìn)行微分，在輸出中增加修正動(dòng)作的控制動(dòng)作稱(chēng)為微分或者D動(dòng)作。 例如，溫度上升時(shí)，根據(jù)上升速度，在溫度下降的方向上修正控制輸出。這是一種超前控制動(dòng)作。

　　微分動(dòng)作

　　在實(shí)際的調(diào)節(jié)器中，微分動(dòng)作不是理論上的微分，而是不完全微分，微分輸出與比例輸出相等前所用的時(shí)間稱(chēng)為微分時(shí)間。微分時(shí)間為零時(shí)，微分控制不起動(dòng)作，相反，微分時(shí)間增長(zhǎng)時(shí)，微分控制會(huì)起動(dòng)作。如果微分控制執(zhí)行的太久，過(guò)程控制結(jié)果會(huì)變?yōu)檎駝?dòng)狀態(tài)。

（轉(zhuǎn)載）