過程控制課程設(shè)計流量調(diào)節(jié)閥單回路pid控制論文(編輯修改稿)
2025-07-16 13:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 rr (1) （其中：yP=KPΔ、Δ=SPPV，取0100%）KP=1/（FSP）也可以理解成，當誤差達到量程乘以P(%)時，比例作用的輸出達100%。 例：對于量程為01300℃的溫控系統(tǒng)，當P設(shè)置為10%時，F(xiàn)S乘以P等于130℃，說明當誤差達到130℃時，比例作用的輸出等于100%，誤差每變化1℃，%，若需加大比例作用的調(diào)節(jié)能力，則需把P參數(shù)設(shè)置小些，或把量程設(shè)置小些。具體多少可依據(jù)上述方法進行定量計算。P=輸出全開值/FS100% P參數(shù)越小比例作用越強，動態(tài)響應越快，消除誤差的能力越強。但實際系統(tǒng)是有慣性的，控制輸出變化后，實際PV值變化還需等待一段時間才會緩慢變化。由于實際系統(tǒng)是有慣性的，比例作用不宜太強，比例作用太強會引起系統(tǒng)振蕩不穩(wěn)定。P參數(shù)的大小應在以上定量計算的基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng)響應情況，現(xiàn)場調(diào)試決定，通常將P參數(shù)由大向小調(diào)，以能達到最快響應又無超調(diào)(或無大的超調(diào))為最佳參數(shù)。I參數(shù)設(shè)置名稱：積分時間，單位為秒。積分作用定義：對某一恒定的誤差進行積分，令其積分“I”秒后，其積分輸出應與比例作用等同，這I就定義為積分時間。即：Ki∫ Errdt = Ki I Err = Kp Err (2 )Ki = Kp /I (3 ) yi = Ki ∫ Err (t)dt (4 ) 為什么要引進積分作用呢？ 前面已經(jīng)分析過，比例作用的輸出與誤差的大小成正比，誤差越大，輸出越大，誤差越小，輸出越小，誤差為零，輸出為零。由于沒有誤差時輸出為零，因此比例調(diào)節(jié)不可能完全消除誤差，不可能使被控的PV值達到給定值。必須存在一個穩(wěn)定的誤差，以維持一個穩(wěn)定的輸出，才能使系統(tǒng)的PV值保持穩(wěn)定。這就是通常所說的比例作用是有差調(diào)節(jié)，是有靜差的，加強比例作用只能減少靜差，不能消除靜差(靜差：即靜態(tài)誤差，也稱穩(wěn)態(tài)誤差)。為了消除靜差必須引入積分作用，積分作用可以消除靜差，以使被控的PV值最后與給定值一致。引進積分作用的目的也就是為了消除靜差，使PV值達到給定值，并保持一致。 積分作用消除靜差的原理是，只要有誤差存在，就對誤差進行積分，使輸出繼續(xù)增大或減小，一直到誤差為零，積分停止，輸出不再變化，系統(tǒng)的PV值保持穩(wěn)定，PV值等于SP值，達到無差調(diào)節(jié)的效果。 但由于實際系統(tǒng)是有慣性的，輸出變化后，PV值不會馬上變化，須等待一段時間才緩慢變化，因此積分的快慢必須與實際系統(tǒng)的慣性相匹配，慣性大、積分作用就應該弱，積分時間I就應該大些，反之而然。如果積分作用太強，積分輸出變化過快，就會引起積分過頭的現(xiàn)象，產(chǎn)生積分超調(diào)和振蕩。通常I參數(shù)也是由大往小調(diào)，即積分作用由小往大調(diào)，觀察系統(tǒng)響應以能達到快速消除誤差，達到給定值，又不引起振蕩為準。D參數(shù)設(shè)置名稱：微分時間，單位為秒定義：D是指微分作用的持續(xù)時間，是指從微分作用產(chǎn)生時刻起到微分作用衰減到零(接近零)所花的時間。如下圖所示。 為什么要引進微分作用呢？ 前面已經(jīng)分析過，不論比例調(diào)節(jié)作用，還是積分調(diào)節(jié)作用都是建立在產(chǎn)生誤差后才進行調(diào)節(jié)以消除誤差，都是事后調(diào)節(jié)，因此這種調(diào)節(jié)對穩(wěn)態(tài)來說是無差的，對動態(tài)來說肯定是有差的，因為對于負載變化或給定值變化所產(chǎn)生的擾動，必須等待產(chǎn)生誤差以后，然后再來慢慢調(diào)節(jié)予以消除。 但一般的控制系統(tǒng)，不僅對穩(wěn)定控制有要求，而且對動態(tài)指標也有要求，通常都要求負載變化或給定調(diào)整等引起擾動后，恢復到穩(wěn)態(tài)的速度要快，因此光有比例和積分調(diào)節(jié)作用還不能完全滿足要求，必須引入微分作用。比例作用和積分作用是事后調(diào)節(jié)(即發(fā)生誤差后才進行調(diào)節(jié))，而微分作用則是事前預防控制，即一發(fā)現(xiàn)PV有變大或變小的趨勢，馬上就輸出一個阻止其變化的控制信號，以防止出現(xiàn)過沖或超調(diào)等。 D越大，微分作用越強，D越小，微分作用越弱。系統(tǒng)調(diào)試時通常把D從小往大調(diào)，具體參數(shù)由試驗決定。 如：由于給定值調(diào)整或負載擾動引起PV變化，比例作用和微分作用一定等到PV值變化后才進行調(diào)節(jié)，并且誤差小時，產(chǎn)生的比例和積分調(diào)節(jié)作用也小，糾正誤差的能力也小，誤差大時，產(chǎn)生的比例和積分作用才增大。因為是事后調(diào)節(jié)動態(tài)指標不會很理想。而微分作用可以在產(chǎn)生誤差之前一發(fā)現(xiàn)有產(chǎn)生誤差的趨勢就開始調(diào)節(jié)，是提前控制，所以及時性更好，可以最大限度地減少動態(tài)誤差，使整體效果更好。但微分作用只能作為比例和積分控制的一種補充，不能起主導作用，微分作用不能太強，太強也會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生振蕩，微分作用只能在P和I調(diào)好后再由小往大調(diào)，一點一點試著加上去。3. PID綜合調(diào)試比例作用，積分作用和微分作用的關(guān)系是：比例作用是主要調(diào)節(jié)作用，起主導作用。積分作用是輔助調(diào)節(jié)作用；微分作用是補償作用。在實際調(diào)試時可按以下步驟進行。1) 關(guān)掉積分作用和微分作用，先調(diào)P。即令I(lǐng)3600秒，D = 0秒，將P由大往小調(diào)以達到能快速響應，又不產(chǎn)生振蕩為好。并需結(jié)合量程進行定量估算。2) P調(diào)好后再調(diào)I，I由大往
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