自動控制的根本是為了使測量值與目標值(設定值)保持一致而對輸出進行控制。
有關控制的基本用語如下。
PV:測量值(Process Variable)
SV:設定值(Setting Variable)
MV:控制輸出、調(diào)節(jié)器輸出(Manipulate Variable)
DEV:偏差(測量值-設定值)(Deviation)
P:比例動作(Proportional)
PB:比例帶(Proportional Band)
I:積分動作(Integrate)
D:微分動作(Derivative)
1) 雙位(ON/OFF)控制動作
控制輸出有ON(100%)/OFF(0%)兩個位置。
對爐溫進行ON/OFF控制時，雙位控制的控制輸出是: 當測量值比設定值低時加熱器為ON，測量值比設定值高時為OFF。簡易調(diào)節(jié)器采用的就是這種方式。
利用這種方式控制的爐溫，會以某個溫度為中心上升、下降，從而形成波形變化。
像鍋爐一樣，當熱容量很大時，即使進行雙位(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定值、測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，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相當于比例帶100%，在調(diào)節(jié)器中，使用該比例帶，稱為PB(Proportional Band)。
比例帶與比例增益的關系
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動作狀態(tài)下，比例帶大時控制輸出變化量少，可實現(xiàn)穩(wěn)定的控制。但是當比例帶過大時，設定值和測量值之差(即偏差)會增大。
比例控制相當于單純的可變增益增幅電路，并可以認為放大器增益的倒數(shù)為比例帶。
比例動作
3) 積分(I)控制
消除比例控制偏差的控制動作稱為積分控制。積分動作可以在存在偏差時，一直對輸出進行修正，能自動消除偏差。
由于對偏差進行積分，并修正控制輸出，所以也稱為I(Integrate)控制或者自動復位。
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，也稱為PI控制器。
積分時間越接近零，積分控制則越強，過強時，過程控制結果變?yōu)檎駝訝顟B(tài)。相反如果積分時間過長，則需要較長時間消除偏差。
積分動作
4) 微分(D)控制
包括二階系統(tǒng)及時滯時間在內(nèi)，響應速度慢、熱容量大的過程中，如果只依靠比例+積分控制達到穩(wěn)定，需要花費較長時間，從而不能進行有效的控制。為此，在控制輸出中加入對溫度變化速度的微分控制，以改善控制性能。
這樣將輸入進行微分，在輸出中增加修正動作的控制動作稱為微分或者D動作。 例如，溫度上升時，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作。
微分動作
在實際的調(diào)節(jié)器中，微分動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間稱為微分時間。微分時間為零時，微分控制不起動作，相反，微分時間增長時，微分控制會起動作。如果微分控制執(zhí)行的太久，過程控制結果會變?yōu)檎駝訝顟B(tài)。
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