【正文】 中也不許帶有液體。試畫(huà)出系統(tǒng)方框圖，選取調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)、氣關(guān)型式和調(diào)節(jié)器的正、反作用，再簡(jiǎn)單說(shuō)明這一調(diào)節(jié)回路的工作過(guò)程。 答：因工藝要求故障情況下送出的氣體不許帶液，故當(dāng)氣源壓力為零時(shí)，閥門(mén)應(yīng)打開(kāi)。 調(diào)節(jié)閥是 氣關(guān)式 當(dāng)液位升高，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度增大，由于所選取的是氣關(guān)調(diào)節(jié)閥，故要求調(diào)節(jié)器輸出減少， 調(diào)節(jié)器是 反作用 。 其工作過(guò)程如下： 液體 液位變送器輸出 調(diào)節(jié)器輸出 調(diào)節(jié)閥開(kāi)度 液體輸出 液位 45 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) 控制器參數(shù)整定 控制器參數(shù)整定，就是確定控制器參數(shù)?？刂破鲄?shù)的整定方法有 理論計(jì)算整定法 【 通過(guò)理論計(jì)算 (微分方程、頻率特性、根軌跡法等 )求取控制器參數(shù) 】 和 工程整定法 【 從工程的實(shí)際出發(fā)，直接在控制系統(tǒng)中進(jìn)行整定 】?jī)煞N。 工程應(yīng)用上大量采用 工程整定法 。 下面介紹 PID型控制器參數(shù)的工程整定方法。 【 經(jīng)驗(yàn)試湊法；臨界比例帶法；衰減曲線法；響應(yīng)曲線法 】 46 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) 經(jīng)驗(yàn)試湊法 將控制器參數(shù)設(shè)置為某些經(jīng)驗(yàn)值，使系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行，觀察過(guò)渡過(guò)程的曲線形狀 (亦可以施加一定的擾動(dòng)，如改變?cè)O(shè)定值 )。若曲線不夠理想，根據(jù)控制器參數(shù)對(duì)過(guò)渡過(guò)程的不同影響，按規(guī)定的順序，反復(fù)湊試，直到滿意為止。 47 P(%) TI(min) TD(min) 溫度控制 20~60 3~10 ~3 流量控制 40~100 ~1 0 壓力控制 30~70 ~3 0 液位控制 20~90 1~5 0 控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) ?整定步驟 48 (1)在純比例作用下 (TI=?、 TD=0) ?在比例度 PC按上表的取值下，將系統(tǒng)投入運(yùn)行； ?若曲線振蕩頻繁，則加大比例度 PC ； ?若超調(diào)量大，且趨于非周期，則減少 PC，求得滿意 的 4： 1過(guò)渡過(guò)程曲線。 (2)引入積分作用 ?將積分時(shí)間 TI由大到小進(jìn)行整定； ?若曲線波動(dòng)較大，則應(yīng)增大 TI； ?若曲線偏離給定值后長(zhǎng)時(shí)間回不來(lái)，則需減少 TI， 以求得較好的過(guò)渡過(guò)程曲線。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) (3)若需引入微分作用 49 ?將 TD按經(jīng)驗(yàn)值或按 TD=(1/3～ 1/4)TI設(shè)置，并由小到大加入； ?若曲線超調(diào)量大而衰減慢，則需增大 TD； ?若曲線振蕩厲害，則應(yīng)減小 TD； ?觀察曲線，再適當(dāng)調(diào)節(jié) PC和 TI，反復(fù)調(diào)試直到獲得滿意的過(guò)渡過(guò)程曲線。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn) 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查； 先是比例后積分，最后再把微分加； 曲線振蕩很頻繁，比例度盤(pán)要放大； 曲線漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳； 曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降； 曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)； 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)； 動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)； 理想曲線兩個(gè)波，前高后低４比１； 一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。 50 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) 51 在擾動(dòng)作用下被控量出現(xiàn)等幅振蕩的狀態(tài)叫臨界狀態(tài) (圖 46)，處于臨界狀態(tài)時(shí)控制器的比例系數(shù) (比例帶 )和被控量的振蕩周期，分別叫做臨界比例系數(shù) KC(比例帶 PK)和臨界周期 TK 。 臨界比例帶法 【 ZieglerNichols第二法則 】 是在得到 PK 和 TK基礎(chǔ)上的參數(shù)整定方法，計(jì)算公式見(jiàn)下表。 臨界振蕩曲線 P(%) KP TI(min) TD(min) P 2PK ∞ 0 PI 0 PID 臨界比例帶法參數(shù)計(jì)算表 TK 怎樣得到臨界狀態(tài) ? 臨界比例帶法 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) (1)在純比例作用下投入 (TI=?,TD=0),比例度 PC適當(dāng)；平穩(wěn)操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。 (2)將 PC逐漸減小 ，得到下圖所示等幅振蕩過(guò)程記下臨界比例度 PK和臨界振蕩周期 TK值。 52 ?整定步驟 (3)根據(jù) PK和 TK值，采用下頁(yè)表中的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算 P、 TI、TD的值。 (4)按“先 P后 I最后 D”的操作程序，將控制器整定參數(shù)調(diào)整到計(jì)算值上。 觀察其運(yùn)行曲線，若不夠滿意， 再 做進(jìn)一步調(diào)整。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) 53 例 ： 用臨界比例度法整定某過(guò)程控制系統(tǒng)所得的比例度 ?K=20%,臨界振蕩周期 TK=1min，當(dāng)控制器分別采用比例作用、比例積分作用、比例積分微分作用時(shí)，求其最佳整定參數(shù)值。 解：應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式， 可得 (1).比例控制器 ?=2?K=2 20%=40% (2).比例積分控制器 ?=?K= 20%=44% TI=TK/=1/= (3).比例積分微分控制器 ?=?K=?20%=32% TI==?1= TD==?= P(%) KP TI TD P 2PK ∞ 0 PI 0 PID 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) ?應(yīng)用臨界比例度法的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)： （ 1）在尋找臨界狀態(tài)時(shí)，應(yīng)格外小心。因當(dāng)比例帶小于臨界值 Pk時(shí)，會(huì)出現(xiàn)發(fā)散振蕩，可能使被控量超出工藝要求的范圍，從而造成損失。 （ 2）對(duì)工藝上約束嚴(yán)格，不允許等幅振蕩的場(chǎng)合，不宜采用此法。 （ 3）當(dāng)比例帶過(guò)小時(shí)，純比例控制接近于雙位控制，對(duì)于某些生產(chǎn)工藝不利，也不宜采用此法。 54 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) 55 衰減曲線法 此法以 4∶ 1或 10∶ 1衰減過(guò)程作為整定的要求 。 先在純比例作用下 ， 調(diào)整 P值得到 4∶ 1或 10∶ 1衰減過(guò)程的曲線 ， 如圖所示 ， 記下此時(shí)的比例帶 PS， 在曲線上取得振蕩周期 TS或上升時(shí)間 TA。 然后按后頁(yè)表中經(jīng)驗(yàn)公式 ， 求出相應(yīng)的 P、 TI 和 TD值 。 圖 4∶ 1與 10∶ 1衰減曲線 4:1 10:1 TS TA 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) 56 10∶ 1衰減比控制器參數(shù)計(jì)算表 P(%) TI(min) TD(min) P PS ∞ 0 PI 0 PID P(%) TI(min) TD(min) P PS ∞ 0 PI 2TA 0 PID 4∶ 1衰減比控制器參數(shù)計(jì)算表 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過(guò)程控制工程 劉玉長(zhǎng) 57 例 :某溫度控制系統(tǒng)，采用 4： 1衰減曲線法整定控制器參數(shù)，得?S=20%， TS=10分，當(dāng)控制器分別為比例作用、比例積分作用、比例積分微分作用時(shí)，試求其整定參數(shù)值。 解 應(yīng)用表中的經(jīng)驗(yàn)公式，可得 (1)、 比例 控制器 ?=?S=20% (2)、 比例積分 控制器 ?=?S=?20%=24% TI==?10=5min (3)、 比例積分微分 控制器 ?=?S=?20%=16% TI==?10=3min TD==?10=1min P(%) TI TD P PS