【正文】 ， 4560 [14]過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用 [M]， 化學(xué)工業(yè)出版社 ， ,6567 [15]李東明 ， 穩(wěn)定回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]， 哈爾濱工程大學(xué)控制理論與控制工程 專業(yè) 碩 士 論文 ， 。 2. 可以結(jié)合 MCGS 組態(tài)軟件得到最優(yōu)的控制參數(shù)，并結(jié)合 VB 技術(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能較好，調(diào)試方便?？傮w看來(lái)具有以下特點(diǎn)： 1. 采用智能儀表使得整體設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)介，使得系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)便，可維護(hù)性強(qiáng)，高可靠性等特點(diǎn) 。 采用 臨界比例度法 進(jìn)行參數(shù)整定，最終得到最優(yōu)參數(shù) δ＝ 30， TI＝ 8， TD＝ 。 t 圖 11 階躍響應(yīng)曲線 x0 H(S) y(t) WC(S) WO(S) WV(S) 由該圖可確定τ、 T 和 K，其中 K 按下式確定 0( ) (0)yyKx??? （ 34） 根據(jù)所求的 K、 T 和τ，利用下表 5 所示的經(jīng)驗(yàn)公式，就可計(jì)算出對(duì)應(yīng)于衰減率為 4：1 時(shí)調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù) [15]。圖 10 為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的方框圖。 表 4 衰減曲線法計(jì)算公式 系統(tǒng) δ(%) TI(min) TD(min) P δs PI PID （四） 反應(yīng) 曲線法 如果被控對(duì)象是一 階慣性環(huán)節(jié)，或具有很小滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，若用臨界比例度法或阻尼振蕩法（ 4： 1 衰減）就有難度。相鄰兩波峰間的距離稱為 4： 1 衰減周期 TS。 圖 9 4： 1 衰減曲線法圖形 （三）衰減曲線法（阻尼振蕩法） 在閉環(huán)系統(tǒng)中，先把調(diào)節(jié)器設(shè)置為純比例作用，然后把比例度由大逐漸減小，加階躍擾動(dòng)觀察輸出響應(yīng)的衰減過(guò)程，直至出現(xiàn)圖 9 所示的 4： 1 衰減過(guò)程為止。首先要產(chǎn)生允許受控變 量能承受等幅振蕩的波動(dòng)，其次是受控對(duì)象應(yīng)是二階和二階以上或具有純滯后的一階以上環(huán)節(jié)，否則在比例控制下，系統(tǒng)是不會(huì)出現(xiàn)等幅振蕩的。根據(jù)臨界比例度δ K和振蕩周期 TS,按表 3 所列的經(jīng)驗(yàn)算式，求取調(diào)節(jié)器的參考參數(shù)值，這種整定方法是以得到 4:1 衰減為目標(biāo)。 表 2 經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù) 系統(tǒng) δ(%) TI(min) TD(min) 溫度 20～ 60 3～ 10 ～ 3 流量 40～ 60 ～ 1 壓力 30～ 70 ～ 3 液位 20～ 80 (二 )臨界比例度法 圖 8 具有周期 TS 的等幅振蕩 這種整定方法是在閉環(huán)情況下進(jìn)行的。表 2 為經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù)的參考數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)調(diào)節(jié)器的參數(shù)作進(jìn)一步修正。工程實(shí)驗(yàn)整定法有以下四種：經(jīng)驗(yàn)法、臨界比例度法、衰減曲線法動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法 [13]。它的傳遞函數(shù)為 GC(S)=KP(1 1ITS? + TDS) （ 33） 圖 7表示了同一對(duì)象在相同階躍擾動(dòng)下，采用不同控制規(guī)律時(shí)具有相同衰減率的響應(yīng)過(guò)程 [12]。 PD 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 GC(S)=KP（ 1+TDS） （ 32） 比例微分積分 (PID)調(diào)節(jié)器 PID 是常規(guī)調(diào)節(jié)器中性能最好的一種調(diào)節(jié)器。 比例積分 (PI)調(diào)節(jié) PI 調(diào)節(jié)器的積分部分能使系統(tǒng)的類型數(shù)提高，有利于消除靜差，但它又使 PI 調(diào)T R I A C J K K+ 5 V C O N C O MAG` 電阻爐4 2 0 m A節(jié)器的相位滯后量減小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，其傳遞函數(shù)為 GC(S)=KP(1 1ITS?) （ 31） 這種調(diào)節(jié)器在過(guò)程控制中是應(yīng)用最多的一種調(diào)節(jié)器。由于比例調(diào)節(jié)只有一個(gè)參數(shù)，所以整定很方便。 圖 6 移相觸發(fā)器模塊 TRIAC— JKK 連接電路圖 3 溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PID 控制規(guī)律 選擇系統(tǒng)調(diào)節(jié)規(guī)律的目的，是使調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)對(duì)象能很好地匹配，使組成的控制系統(tǒng)能滿足工藝上所提出的動(dòng)、靜態(tài)性能指標(biāo)的要求。 從輸入范圍看，此產(chǎn)品的 G 系列符合我們的要求，所以我們選用 G 系列。 150176。 150176。 150176。 表 1TRIAC— JKK 性能參數(shù)表 E 系列 F 系列 G 系列 H 系列 輸入范圍 0~5V 0~10V 4~20mA 1~5V 輸入阻抗 30KΩ 30KΩ 250Ω 30KΩ 有效輸入范圍 ~ ~ 5~19mA ~ 移相角范圍 150176。在應(yīng)用中只需提供 18V 的電網(wǎng)同步電壓，電極以插片連接，使用極為方便。的觸發(fā)脈沖，通過(guò)光電隔離，輸出端(A、 G)便觸發(fā)相應(yīng)的可控硅導(dǎo)通，從而達(dá)到移相調(diào)壓的目的。 可控硅移相觸發(fā)器模塊的原理是：以電網(wǎng)相位為同步，當(dāng)改變控制電壓的大小(0V— 5V)，內(nèi)部便產(chǎn)生相對(duì)電網(wǎng)電壓 150176?？梢葡嗟挠|發(fā)信號(hào)，去觸發(fā)相應(yīng)的器件以達(dá)到移相調(diào)壓的目的 。本系統(tǒng)采用 杭州西子固態(tài)繼電器廠 生產(chǎn)的移相 觸發(fā)模塊的 G 系列， 該產(chǎn)品在同步電壓作用下（此同步電壓還作為模塊的工作電源），經(jīng)同步相位檢測(cè)、移相、觸發(fā)，便可以用 05VDC信號(hào)自動(dòng)控制或電位器手動(dòng)控制，產(chǎn)生 150176。其特點(diǎn)是修正范圍有限，但不會(huì)出現(xiàn)將原來(lái)正確控制參數(shù)改錯(cuò)的現(xiàn)象，并且可將允許誤差的閥值降低，使響應(yīng)速度加快，使控制精度大大提高 [10]。 在 AI 系列儀表中，針對(duì)有嚴(yán)重非線性的控制對(duì)象，選擇了自適應(yīng)方式來(lái)解決。 T 值越大，則比例作用減弱，微分作用增強(qiáng)。引人參數(shù) T 并正確設(shè)置時(shí)，可以完全解決溫度控制的超調(diào)現(xiàn)象及振蕩現(xiàn)象，同時(shí)使控制響應(yīng)速度最佳。 T 為滯后時(shí)間參數(shù)。 P 與每個(gè)控制周期內(nèi)儀表輸出變化 100%時(shí)測(cè)量值對(duì)應(yīng)變化的大小成反比，其數(shù)值定義如下 : P= ?100 每秒 鐘被控參數(shù)的變化值，單位是℃或 10 個(gè)定義單位 (線性輸人時(shí) )。如果 M=0，則系統(tǒng)去消積分作用。 M 值越小，系統(tǒng)積分作用越強(qiáng)。 50 表示差值為 50 % 例如某電爐溫度控制，為了找出最佳的 M50 值，手動(dòng)輸出為 50%時(shí)，電爐溫度最后穩(wěn)定在 600℃左右，而 0%輸出時(shí)，電爐溫度最后穩(wěn)定在室溫，為 25℃ ，則 M(最佳參數(shù)值 )=60025=575。 這樣，控制參數(shù)又減少為 3 個(gè)，由于常規(guī) PID 參數(shù)的定義只根據(jù)算法本身，其特點(diǎn)是不需要考慮被控 對(duì)象的精確模型，而改進(jìn)后的 3 個(gè)控制參數(shù)，由于同原 PID 參數(shù)概念不同，所以，定義為 MPT 控制算法，具