單閉環(huán)流量pid控制-資料下載頁
2025-07-07 13:08本頁面
【正文】 y = Td（dε/dt）式中Td 為微分時間；dε/dt 代表信號變化速度。從上式可知：調(diào)節(jié)器的輸出信號變化量y 與輸入偏差ε的變化速度成正比。當(dāng)輸入端出現(xiàn)階躍信號時，在出現(xiàn)階躍信號的瞬間（t=t0），相當(dāng)于偏差信號變化速度為無窮大，從理論上講輸出也將無窮大，但實際上是不可能的。對于一個固定的偏差來說，不管這個偏差有多大，因為它的變化速度為零，故微分輸出也為零。對于一個等速上升的偏差來說，即dε/d t = m （常數(shù)），則微分輸出也為一常數(shù)y=Td m，這是微分調(diào)節(jié)規(guī)律的特點。由以上分析可知，這種調(diào)節(jié)器使用在系統(tǒng)中，即使偏差很小，但只要出現(xiàn)變化趨勢，即可馬上進行調(diào)節(jié)，故有“超前”調(diào)節(jié)之稱。但它的輸出只能反映偏差信號的變化速度，不能反映偏差的大小，調(diào)節(jié)結(jié)果也不能消除偏差，所以不能單獨使用這種調(diào)節(jié)器。它常與比例或積分調(diào)節(jié)規(guī)律組合構(gòu)成PD 或PID 調(diào)節(jié)器。工業(yè)上常用的調(diào)節(jié)器有以下幾種：比例 積分調(diào)節(jié)器（簡稱P I 調(diào)節(jié)器）；比例 微分調(diào)節(jié)器（簡稱P D 調(diào)節(jié)器）；比例、積分、微分調(diào)節(jié)器（簡稱P I D調(diào)節(jié)器）。PID 調(diào)節(jié)器既能快速進行調(diào)節(jié)又能消除偏差，還可以根據(jù)偏差的變化速度及方向進行“超前”調(diào)節(jié)。這是現(xiàn)代工業(yè)控制應(yīng)用中最常見的一種調(diào)節(jié)器?？刂破鲄?shù)有很多整定方法。下面幾種介紹比較實用的方法。若將控制系統(tǒng)按液位、流量、溫度和壓力等參數(shù)來分類，屬于同一類別的系統(tǒng)，其對象特性往往比較相近，所以無論控制器形式還是所整定的參數(shù)均可相互參考。經(jīng)驗法即是按受控變量的性質(zhì)提出控制器參數(shù)的合適范圍。①流量系統(tǒng)：它是典型的快過程，且往往具有噪聲。對這種過程，宜用P I ，且比例度要大，積分時間可小。②液位系統(tǒng)：對只需要實現(xiàn)平均液位控制的地方，宜用純比例，比例度也要大。③壓力系統(tǒng)：壓力環(huán)路的運行有的很快，有的很慢。對于快速過程，它的性質(zhì)接近流量系統(tǒng)，所以可仿照典型流量系統(tǒng)來選擇控制器型式和參數(shù)；對于慢速過程，它的參數(shù)整定應(yīng)參照典型的溫度系統(tǒng)。④溫度系統(tǒng)：對于間接加熱的溫度系統(tǒng)，因為它具有測量變送滯后和熱傳遞滯后，所以顯得很緩慢。比例度設(shè)置范圍約20~60，具體還取決于溫度變送范圍和控制閥的尺寸。一般積分時間常數(shù)較大。微分時間約是積分時間的四分之一。: 經(jīng)驗整定值一覽表注： 為比例度，它與比例增益Kp 的關(guān)系為:PB=(1/Kp) 100%。,都是對具有與典型過程相近的特性而言的。對于特殊情況應(yīng)另當(dāng)別論。這種整定方法是在閉環(huán)的情況下進行的。首先將控制器的積分作用和微分作用去除，按比例增益K p 由小到大的變化規(guī)律，對應(yīng)于某一K p 值作小幅度的設(shè)定值階躍干擾。以獲得臨界情況下的等幅振蕩，如圖所示: 等幅震蕩圖此時可獲得臨界振蕩周期Pu 和控制器比例增益K p m a x 。然后按下表所列的經(jīng)驗算式，求取控制器的最佳參數(shù)值。這種整定方法是以得到4:1衰減比、并且有合適的超調(diào)量(或最大偏差)為目標(biāo)的。從上表中可以看到以下帶有普遍意義的幾條規(guī)律:①純比例時，Kp=。 的幅穩(wěn)定裕度是與4:1 衰減相基本對應(yīng)的。②比例積分控制器的Kp 值要比純比例時小10%，這是由于附加積分作用會使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，為維持原有穩(wěn)定性，必須將Kp 值降低的緣故。③由于微分的相位的超前作用，能改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，所以Kp 值可以提高。在表中PID時的K p 倍。④積分時間約是微分時間的四倍。對臨界比例度法再提示以下幾點：①該方法的優(yōu)點是應(yīng)用時簡單方便，但此法有一定限止。從工藝上看，要求受控變量允許承受等幅振蕩的波動，其次對象應(yīng)為高階或純滯后，否則在比例作用下將不會出現(xiàn)等幅振蕩。例如對于一些時間常數(shù)較大的液位系統(tǒng)或壓力系統(tǒng)，就較難獲得臨界振蕩，因為系統(tǒng)在純比例作用下會是很穩(wěn)定的。②在獲得等幅振蕩曲線時，應(yīng)特別注意：不應(yīng)該使控制閥開、關(guān)的極端狀態(tài)。否則由此獲得的等幅振蕩實際上是“極限循環(huán)”,從線性系統(tǒng)概念上說該系統(tǒng)早已處于發(fā)散振蕩了。③從表格中反映的情況，微分作用對系統(tǒng)的改進不能算是很大的（Kp ），對于具有幾個時間常數(shù)的過程，微分所起作用要更大些，所以對這種情況，Kp 值可以取得比表格上大。而微分對純滯后是不起作用的，所以對具有較大純滯后的系統(tǒng)，Td和Kp 值均應(yīng)取得比表格上小些。臨界比例度法整定參數(shù)總 結(jié)通過此次設(shè)計，我掌握了流量單回路控制系統(tǒng)的構(gòu)成。知道它最基本的部分有控制器、調(diào)節(jié)器、被控對象和測量變松組成。并且學(xué)會了如何去設(shè)計一個過程控制系統(tǒng)，掌握了基本的設(shè)計步驟。了解到，一般情況下，它都要經(jīng)過一下幾個步驟：認(rèn)知被控對象、設(shè)計控制方案、選擇控制規(guī)律、選擇過程儀表、選擇過程模塊、設(shè)計系統(tǒng)流程圖和組態(tài)圖、設(shè)計組態(tài)畫面、設(shè)計數(shù)據(jù)詞典等，直到最后的動畫鏈接成功，并達(dá)到控制要求。經(jīng)過以上步驟，我對整個過程控制系統(tǒng)的設(shè)計有了很深的體會，也學(xué)會了很多與設(shè)計相關(guān)的知識。對組態(tài)軟件也有了很大的了解，學(xué)會了初步的應(yīng)用。認(rèn)識到了組態(tài)的一些應(yīng)用情況，組態(tài)軟件的組成與功能，其應(yīng)用程序項目如何建立，數(shù)據(jù)詞典如何建立，動畫如何進行鏈接，命令語言程序如何編寫，趨勢曲線如何建立，還有I/O設(shè)備的配置和組態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建立等等一系列與組態(tài)王軟件應(yīng)用相關(guān)的知識。總的來說，這次設(shè)計是一次收獲很大的設(shè)計，學(xué)到了很多教學(xué)中學(xué)不到的東西，對我的動手能力有了很大的幫助。參 考 文 獻[1] 王驥程,[M]. 年5 月.[2] [M]. 年6 月.［1］陳夕松，華成英．過程控制系統(tǒng)[M]．北京：科學(xué)出版社，2006［2］熊新民．工業(yè)過程控制課程設(shè)計指導(dǎo)書，2008［3］邵裕森．過程控制工程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000［4］姜重然．工控軟件組態(tài)王簡明教程[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，200725
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