【正文】 ，故要求調(diào)節(jié)器輸出減少， 調(diào)節(jié)器是 反作用 。 下面介紹 PID型控制器參數(shù)的工程整定方法。 (2)引入積分作用 ?將積分時(shí)間 TI由大到小進(jìn)行整定； ?若曲線波動(dòng)較大，則應(yīng)增大 TI； ?若曲線偏離給定值后長時(shí)間回不來，則需減少 TI， 以求得較好的過渡過程曲線。 臨界比例帶法 【 ZieglerNichols第二法則 】 是在得到 PK 和 TK基礎(chǔ)上的參數(shù)整定方法，計(jì)算公式見下表。 (4)按“先 P后 I最后 D”的操作程序，將控制器整定參數(shù)調(diào)整到計(jì)算值上。因當(dāng)比例帶小于臨界值 Pk時(shí)，會(huì)出現(xiàn)發(fā)散振蕩，可能使被控量超出工藝要求的范圍，從而造成損失。 先在純比例作用下 ， 調(diào)整 P值得到 4∶ 1或 10∶ 1衰減過程的曲線 ， 如圖所示 ， 記下此時(shí)的比例帶 PS， 在曲線上取得振蕩周期 TS或上升時(shí)間 TA。 m a x m i n )m a x m i n )()1/(/(sPKG s eTsy y yKx x x?????????中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 59 ?得到 廣義對(duì)象的響應(yīng)曲線 (如何得到 ? )； ?由 響應(yīng)曲線得廣義對(duì)象特性 GP(s)【 看作帶滯后的一階系統(tǒng) 】 ； ?按下表計(jì)算得到 控制器參數(shù)值。此方法對(duì) PID控制器的三個(gè)參數(shù)不容易找到最佳的數(shù)值。但對(duì)時(shí)間常數(shù)小的對(duì)象不易判斷，擾動(dòng)頻繁的系統(tǒng)不便應(yīng)用。 基本步驟 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 62 投運(yùn)第二步：現(xiàn)場人工操作 將控制閥前后的閥門 2關(guān)閉，打開旁通閥 3，觀察測量儀表能否正常工作，待工況穩(wěn)定。但控制系統(tǒng)的過渡過程不一定滿足要求，這時(shí)需要進(jìn)一步進(jìn)行 參數(shù)整定 。 儲(chǔ)液槽 Q1 Q2 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 66 貯槽液位系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) 選擇被控參數(shù) 根據(jù)工藝簡況可知，液體貯槽的液位要求維持在某給定值上下，或在某一小范圍內(nèi)變化，這是保證生產(chǎn)正常進(jìn)行的工藝指標(biāo)，所以其 液位 是直接指標(biāo) (直接參數(shù) )，即為被控參數(shù)。選擇 流出量或流入量為操縱量 。當(dāng)容器作為 計(jì)量 槽使用時(shí)，則需精確控制其液位，為了消除余差，控制器采用 比例積分作用 。 ？對(duì)控制質(zhì)量有什么影響？如何減少和克服這些影響？ ，另一個(gè)系統(tǒng)由于測量點(diǎn)位置造成純滯后，如果分別采用微分作用克服滯后，效果如何？ ？ 、反作用方式應(yīng)該怎么樣選擇？ 。 ?參數(shù)整定 ：可采用工程整定方法中的任何一種，使液位控制系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。 控制閥選擇 ?流量特性： 選用對(duì)數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥； ?開閉形式： 圖 (a)流入量調(diào)節(jié)方案，為保證不引起物料溢出，應(yīng)選用氣開式調(diào)節(jié)閥；而圖 (b)流出量控制方案，為保證不產(chǎn)生物料量溢出，應(yīng)選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥； ?結(jié)構(gòu)形式、口徑計(jì)算略。調(diào)節(jié)這兩個(gè)流量的大小都可改變其液位高低。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 65 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例 液體貯槽工藝簡介 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，圖示液體貯槽如進(jìn)料罐、成品罐、中間緩沖容器、水箱等設(shè)備應(yīng)用十分普遍，為了保證生產(chǎn)的正常行，物料量進(jìn)出需均衡，以保證過程的物料平衡。 1 2 3 P 控制閥安裝示意圖 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 63 投運(yùn)第四步：自動(dòng)操作 手動(dòng)遙控使被控變量接近或等于給定值，觀察儀表測量值，待工況穩(wěn)定后，控制器切換到 “ 自動(dòng) ” 狀態(tài)。但加階躍信號(hào)測試，須在不影響生產(chǎn)的情況下進(jìn)行。此方法對(duì)于臨界比例帶很小的系統(tǒng)不適用，因在這種情況下，控制器的輸出一定很大，被控量容易一下超出允許的范圍，為工藝所不允許。 ?整定步驟 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 工程整定方法優(yōu)缺點(diǎn) 1）經(jīng)驗(yàn)湊試法 ：簡單方便，容易掌握，應(yīng)用較廣泛，特別是對(duì)擾動(dòng)頻繁的系統(tǒng)更為合適。 圖 4∶ 1與 10∶ 1衰減曲線 4:1 10:1 TS TA 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 56 10∶ 1衰減比控制器參數(shù)計(jì)算表 P(%) TI(min) TD(min) P PS ∞ 0 PI 0 PID P(%) TI(min) TD(min) P PS ∞ 0 PI 2TA 0 PID 4∶ 1衰減比控制器參數(shù)計(jì)算表 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 57 例 :某溫度控制系統(tǒng)，采用 4： 1衰減曲線法整定控制器參數(shù)，得?S=20%， TS=10分，當(dāng)控制器分別為比例作用、比例積分作用、比例積分微分作用時(shí)，試求其整定參數(shù)值。 （ 3）當(dāng)比例帶過小時(shí)，純比例控制接近于雙位控制，對(duì)于某些生產(chǎn)工藝不利，也不宜采用此法。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 53 例 ： 用臨界比例度法整定某過程控制系統(tǒng)所得的比例度 ?K=20%,臨界振蕩周期 TK=1min，當(dāng)控制器分別采用比例作用、比例積分作用、比例積分微分作用時(shí)，求其最佳整定參數(shù)值。 (2)將 PC逐漸減小 ，得到下圖所示等幅振蕩過程記下臨界比例度 PK和臨界振蕩周期 TK值。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn) 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查； 先是比例后積分，最后再把微分加； 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大； 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳； 曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降； 曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間再加長； 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來； 動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長； 理想曲線兩個(gè)波，前高后低４比１； 一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。若曲線不夠理想，根據(jù)控制器參數(shù)對(duì)過渡過程的不同影響，按規(guī)定的順序，反復(fù)湊試，直到滿意為止。控制器參數(shù)的整定方法有 理論計(jì)算整定法 【 通過理論計(jì)算 (微分方程、頻率特性、根軌跡法等 )求取控制器參數(shù) 】 和 工程整定法 【 從工程的實(shí)際出發(fā)，直接在控制系統(tǒng)中進(jìn)行整定 】兩種。試畫出系統(tǒng)方框圖，選取調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)型式和調(diào)節(jié)器的正、反作用，再簡單說明這一調(diào)節(jié)回路的工作過程。 1當(dāng)物料為溫度過低時(shí)易析出結(jié)晶顆粒的介 質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí)； （氣關(guān)調(diào)節(jié)閥，正作用調(diào)節(jié)器；） 2當(dāng)物料為溫度過高時(shí)易結(jié)焦或分解的介質(zhì)， 調(diào)節(jié)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí)； （氣開調(diào)節(jié)閥，反作用調(diào)節(jié)器；） 3當(dāng)物料為溫度過低時(shí)易析出結(jié)晶顆粒的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為待加熱的 軟化水時(shí)； 4當(dāng)物料為溫度過高時(shí)易結(jié)焦或分解的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為待加熱的軟 化水時(shí)； 43 （氣開調(diào)節(jié)閥，正作用調(diào)節(jié)器；） （氣關(guān)調(diào)節(jié)閥，反作用調(diào)節(jié)器；） (控制器 “ 177。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 42 ?原則 ： 控制閥：氣開式為 “ ＋ ” ，氣關(guān)式為 “ ”； 控制器：正作用為 “ ＋ ” ，反作用為 “ ”； 被控對(duì)象：物料或能量增加時(shí)，被控參數(shù)隨之增加為 “ ＋ ” ，隨之減少為 “ ”； 變送器：一般為 “ ＋ ” ； 控制器正、反作用選擇的判別式： (控制器 “ 177。不允許靜差存在 對(duì)象滯后大，負(fù)荷變動(dòng)不大，被控量變化不頻繁。 解 : 閥前絕對(duì)壓力 p1=+= 閥后絕對(duì)壓力 p2=+= 因 p2/p1， 故應(yīng)用表 113(不同介質(zhì)流通能力 C的實(shí)用計(jì)算公式 )中蒸汽 C的公式： 蒸汽 C=Ms/( 104 p1) 即 Cvc=Ms /( 104 p1)= Cvc