過程控制儀表第5章數(shù)字調(diào)節(jié)器(編輯修改稿)
2025-02-14 20:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 預(yù)先設(shè)定的偏差限定值 A，然后確定是否投入積分作用，即： ??????AAKL ??當(dāng)當(dāng)1025 （ 4）微分先行 PID控制 微分先行 PID的結(jié)構(gòu)圖如下。 PD與 PI串聯(lián)，只對測量量 M進(jìn)行微分，而不是對偏差進(jìn)行微分，這樣在給定值 R變化時，不會產(chǎn)生輸出的大幅度變化，即可避免給定值擾動，這種算式適用于給定值 R經(jīng)常變化的情況。 26 （ 5）帶有死區(qū)的 PID控制 帶有死區(qū)的 PID算式為 : 當(dāng) ≤B時， ⊿ yn =0 當(dāng) ＞ B時， ⊿ yn=⊿ pn 當(dāng)偏差絕對值 ≤B時，本次不進(jìn)行計算和輸出，即本次輸出 ⊿ yn =0；當(dāng)偏差絕對值 ＞ B時，進(jìn)行 PID運算，計算結(jié)果 yn作為本次輸出。 （ 6） 數(shù)字式非線性控制 對于數(shù)字式完全微分 PID算法的增量算法： ? ?)2()( 211 ??? ??????? nnnDnInnPLn KKKKy ??????LK為邏輯系數(shù) ??????BBKL ??當(dāng)當(dāng)10式中， ????27 PID參數(shù)自整定調(diào)節(jié)器 PID參數(shù)自整定是對于一個正在運行的控制系統(tǒng)，特別是 定值改變的控制系統(tǒng)自動整定控制回路中的 PID參數(shù)。 PID參數(shù)自整定的方法有多種，大致可分為兩大類。 這類方法有兩種類型：一種是在系統(tǒng)中加入具有繼電特性 性的非線性環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)產(chǎn)生自激等幅振蕩，通過測取振蕩波 的振幅和周期，求取系統(tǒng)的臨界振蕩參數(shù)，再利用 Ziegler Nichols規(guī)則對 PID參數(shù)進(jìn)行整定。另一種是根據(jù)過程輸出曲線 形狀判別來整定 PID參數(shù)。 28 29 2．以對象數(shù)學(xué)模型辨識為基礎(chǔ)的自整定方法 對象數(shù)學(xué)模型的辨識方法有施加擾動和不施加擾動兩類。 30 PID參數(shù)自整定的方法很多，我們這里僅介紹三種目前用得較多的方法。 一、改進(jìn)型臨界比例度法（繼電限幅自整定法） 這是波形識別法中的一種參數(shù)自整定方法。用改進(jìn)型臨界比例度法的 PID參數(shù)自整定控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。 圖中 G（ j?）為控制對象， N為具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)處于自整定狀態(tài)時，開關(guān) S置于位置 2， S置于位置 1時為系統(tǒng)正常工作狀態(tài)，進(jìn)行 PID控制。 31 改進(jìn)型臨界比例度法整定 PID參數(shù)的運行步驟： 1）使系統(tǒng)工作在有繼電特性的非線性系統(tǒng)狀態(tài)，產(chǎn)生自激振蕩，求出臨界比例系數(shù) KCP及臨界振蕩周期 TCP。 2）按 Ziegler－ Nichols規(guī)則計算出 PID參數(shù) KP、 TI、 TD的值。 改進(jìn)型臨界比例度自整定方法的特點是原理簡單、整定速度快，但為求取 KCP及 TCP系統(tǒng)要產(chǎn)生等幅振蕩，因此不宜多次使用。它適用于回路參數(shù)的初始整定，特別是系統(tǒng)開工時大量的回路整定。將用改進(jìn)型臨界比例度自整定方法求出的 PID參數(shù)作為初值，在實時運行中再應(yīng)用其它方法對參數(shù)進(jìn)行修正。實時修正參數(shù)可用迭代法或?qū)＜曳ā? 32 二．迭代自整定控制算法 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，假設(shè)調(diào)節(jié)器經(jīng)初步整定的初始參數(shù)，通過推導(dǎo)出 PID參數(shù) KP、 TI、 TD的迭代整定算式求出修正參數(shù)。 前述改進(jìn)型臨界比例度整定算式可用于確定初始整定參數(shù)，而迭代算式適用于在已有較好整定參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正，逐漸趨近最佳參數(shù)。因此，可將兩種方法結(jié)合起來進(jìn)行 PID參數(shù)自整定。 三、專家法 PID參數(shù)自整定 用專家法自整定 PID參數(shù)的調(diào)節(jié)器稱為專家自整定調(diào)節(jié)器。這種 PID參數(shù)自整定的過程實際上是模擬操作人員整定PID參數(shù)的判斷和決策過程。專家 PID調(diào)節(jié)器是在一般調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了由知識庫和推理機構(gòu)組成的參數(shù)自整定專家系統(tǒng)，其構(gòu)成框圖如下圖所示。 33 34 l．知識庫 知識庫是將控制工程師整定系統(tǒng)的知識和經(jīng)驗進(jìn)行整理歸納后，以一定表示法存入計算機中。參數(shù)自整定專家系統(tǒng)的知識庫主要包括以下幾方面的內(nèi)容：過程響應(yīng)曲線類型、控制目標(biāo)類型及整定規(guī)則。下面分別加以說明。 （ 1）過程響應(yīng)曲線類型 由于實際控制系統(tǒng)多種多樣，因此系統(tǒng)響應(yīng)曲線也可能是各種各樣的，在構(gòu)成知識庫時盡量考慮周全又不能過于繁雜。根據(jù)給定值變化和負(fù)荷變化兩種情況，將系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線分為給定值變化時和負(fù)荷擾動下的輸出響應(yīng)曲線如下圖所示。 35 圖中所示波形僅是按照響應(yīng)曲線峰值個數(shù)分類，而對于每一類波形，由于其超調(diào)量、衰減比及振蕩周期的不同，又可分為多種子類型。由于調(diào)節(jié)器整定參數(shù)時，是將實際觀測的曲線與知識庫中的曲線進(jìn)行對照，按照最佳條件進(jìn)行整定。因此，知識庫中存入的響應(yīng)曲線類型完善與否，對參數(shù)整定是否理想至關(guān)重要。一般需存幾十種類型的曲線。 36 （ 2）控制目標(biāo) 下表列出幾種控制目標(biāo)類型。 37
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