a3000系統(tǒng)課程設(shè)計報告-資料下載頁
2025-05-23 18:03本頁面
【正文】 ４．控制系統(tǒng)運(yùn)行及參數(shù)整定 PID參數(shù)整定方法PID控制器參數(shù)整定的方法分為兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。由于實(shí)驗(yàn)測定的過程數(shù)學(xué)模型只能近似反映過程動態(tài)特，理論計算的參數(shù)整定值可靠性不高，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)試驗(yàn)中進(jìn)行控制器參數(shù)整定，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減曲線法。三種方法都是通過試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。1）臨界比例法在閉合控制系統(tǒng)中，把調(diào)節(jié)器的積分時間TI置于最大，微分時間TD置零，比例度δ置于較大數(shù)值，把系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，將調(diào)節(jié)器的比例度δ由大到小逐漸減小，得到臨界振蕩過程，記錄下此時的臨界比例度δ k和臨界振蕩周期T k。根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計算調(diào)節(jié)器參數(shù)： 調(diào)節(jié)器參數(shù)控制規(guī)律δTITDP2δ k PI kT K/ PID k k k 臨界振蕩整定計算公式2）阻尼振蕩法在閉合控制系統(tǒng)中，把調(diào)節(jié)器的積分時間TI置于最大，微分時間TD置零，比例度δ置于較大數(shù)值反復(fù)做給定值擾動實(shí)驗(yàn)，并逐漸減少比例度，直至記錄曲線出現(xiàn)4：1的衰減為止。記錄下此時的4：1衰減比例度δ k和衰減周期T k。根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計算調(diào)節(jié)器參數(shù)： 調(diào)節(jié)器參數(shù)控制規(guī)律δTITDPδ S PI S S PID S S S 阻尼振蕩整定計算公式3）反應(yīng)曲線法若被控對象為一階慣性環(huán)節(jié)或具有很小的純滯后，則可根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)廣義過程測量變送器階躍響應(yīng)特性進(jìn)行近似計算。在調(diào)節(jié)閥的輸入端加一階躍信號，記錄測量變送器的輸出響應(yīng)曲線，并根據(jù)該曲線求出代表廣義過程的動態(tài)特性參數(shù)。 PID參數(shù)整定過程該圖為當(dāng)P=500，P=300，P=100，P=10；I=9999；D=2000時的比例度整定圖。該圖為當(dāng)P=40；I=100，I=200；D=2000時的積分整定圖。1）當(dāng)P=36；I=100；D=52）當(dāng)P=60；I=4；D=03）當(dāng)P=500；I=1；D=104)當(dāng)P=500；I=1；D=20由以上P、I、D數(shù)據(jù)及曲線可知：當(dāng)P一定時，增加I值，系統(tǒng)偏差減小，曲線趨進(jìn)于平滑；但當(dāng)I值太大時，系統(tǒng)積分作用對系統(tǒng)的性能影響小，不利于消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。當(dāng)I一定時，增加P值，系統(tǒng)偏差減小，但P值太大時，系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。當(dāng)P、I一定時，加入D，隨著D值的增加，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，系統(tǒng)超調(diào)量增大，調(diào)節(jié)時間變長。通過本次課程設(shè)計，我將書本上學(xué)過的知識（自動控制原理、過程控制原理、微機(jī)控制技術(shù)等）應(yīng)用于實(shí)際控制系統(tǒng)的組建之中，在實(shí)驗(yàn)室中完成了儀表過程控制系統(tǒng)和計算機(jī)過程控制系統(tǒng)的組建,實(shí)現(xiàn)了對雙容水箱液位的定值控制。在實(shí)際的工程實(shí)踐中，我受益非淺，學(xué)習(xí)到了許多新的知識，掌握了實(shí)際操作的技能，特別是能夠?qū)械闹R與實(shí)際設(shè)計聯(lián)系起來，使對自動控制的理解上升到一個新的臺階。在組建計算機(jī)控制系統(tǒng)中使用了組態(tài)王組態(tài)軟件，利用這個軟件可以輕松的建立起計算機(jī)控制界面，完成控制系統(tǒng)的計算機(jī)控制、數(shù)據(jù)交換、曲線輸出、實(shí)時監(jiān)測、報警設(shè)置、動畫顯示等功能，同時提供廣泛的擴(kuò)展工具，便利實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計和組建。在實(shí)際控制系統(tǒng)的組建中，控制方案的設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的核心，一個好的設(shè)計方案能夠使系統(tǒng)的設(shè)計事半功倍，應(yīng)當(dāng)根據(jù)被控過程的特性和工程要求綜合設(shè)計系統(tǒng)。對于設(shè)計的兩種控制系統(tǒng)，可以做進(jìn)一步的改進(jìn)。同時上下水箱間的輸水閥和下水箱與總出水箱輸水閥的開度大小也會對液位的控制造成影響，應(yīng)當(dāng)考慮如何對他們進(jìn)行控制。在硬件設(shè)備方面，可以使用采集速度更快的儀表，加強(qiáng)控制器的調(diào)節(jié)能力，改善電動調(diào)節(jié)閥的工作性能。在條件允許的情況下，采用更高精度的采集模塊。在控制器方面，可以對控制方法進(jìn)行改善，雖然電動調(diào)節(jié)閥的控制信號是位置信號，但調(diào)節(jié)閥動作仍是通過控制電機(jī)改變閥位，可考慮能否采用增量算法直接控制電機(jī)，克服位置算法中因需要累加偏差而造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作過大的缺點(diǎn)。這次進(jìn)行雙容水箱液位定值控制采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過反復(fù)整定參數(shù)使得控制效果非常非常好，達(dá)到幾乎零誤差的程度，系統(tǒng)響應(yīng)非常快，超調(diào)非常小，動態(tài)特性很好，抗干擾能力非常強(qiáng)，比理論分析得到的曲線還要好，說明單閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)對于雙容水箱這類較大延時的對象控制效果很好。還有一點(diǎn)就是智能調(diào)節(jié)器的類PID智能算法很給力。這次課程設(shè)計讓我完成了這個系統(tǒng)的設(shè)計以及調(diào)試完成，為以后在實(shí)際的工作崗位上設(shè)計不同的控制系統(tǒng)，工業(yè)現(xiàn)場的過程控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。也說明將來在實(shí)際工作中，要根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計，將面臨遠(yuǎn)比實(shí)驗(yàn)室復(fù)雜的多的現(xiàn)場環(huán)境，設(shè)計系統(tǒng)未必是最先進(jìn)的、最現(xiàn)代化，但必須是有效、可行、可靠。[1]胡壽松 《自動控制原理》 科學(xué)出版社 [2]邵裕森 《過程控制工程》 機(jī)械工業(yè)出版社 [3]于海生 《微型計算機(jī)控制技術(shù)》[4]金以慧 《過程控制》[5]劉金琨 《先進(jìn)PID控制及MALAB仿真》[6]張曉華 《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD》機(jī)械工業(yè)出版社 [7]《AI系列儀表說明
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