過(guò)程控制教程-第13講 控制器參數(shù)整定 24頁(yè)ppt課件

1、Process Control & Instrumentation Technology主要內(nèi)容主要內(nèi)容t比例帶度比例帶度tPIDPID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響t控制器參數(shù)整定：現(xiàn)場(chǎng)試湊法、臨界比例控制器參數(shù)整定：現(xiàn)場(chǎng)試湊法、臨界比例度法、衰減曲線法度法、衰減曲線法t采樣周期選擇采樣周期選擇 t無(wú)擾切換無(wú)擾切換Process Control & Instrumentation Technology比例帶度比例帶度 t反映比例控制器的比例控制造用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。t數(shù)值上比例度等于輸入偏向變化相對(duì)值與相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù) %100/minma

2、xminmaxuuuxxeProcess Control & Instrumentation Technology比例帶度比例帶度t可以了解為使控制器的輸出變化滿刻度也就是使控制閥從全關(guān)到全開(kāi)或相反時(shí)，相應(yīng)所需的輸入偏向變化量占儀表丈量范圍的百分?jǐn)?shù)。 t比例度越大，表示比例控制造用越弱。 ( =1/Kp 減小比例度，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能變差，但可相應(yīng)地減小余差，提高靜態(tài)精度。 Process Control & Instrumentation Technology例題t一臺(tái)DDZ-型溫度比例控制器，測(cè)溫范圍為2001200。當(dāng)溫度給定值由800變動(dòng)到850，其輸出由12m

3、A變化到16mA。試求該控制器的比例度及放大系數(shù)。Process Control & Instrumentation Technology例題t根據(jù)比例度的定義：t =20%100/minmaxminmaxpppxxe%1004201216/20012008008505%2011KpProcess Control & Instrumentation TechnologyPIDPID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響 t比例度過(guò)小，即比例放大系數(shù)過(guò)大時(shí)，比例控制造用很強(qiáng)，系統(tǒng)有能夠產(chǎn)生振蕩；t積分時(shí)間過(guò)小時(shí)，積分控制造用很強(qiáng)，易引起振蕩；t微分時(shí)間過(guò)大時(shí)，微分控

4、制造用過(guò)強(qiáng)，易產(chǎn)生振蕩。 Process Control & Instrumentation TechnologyPIDPID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響比例比例P P控制控制Process Control & Instrumentation TechnologyPIDPID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響比例積分比例積分PI PI控制控制Process Control & Instrumentation TechnologyPIDPID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響比例微分比例微分PDPD控制控制Pro

5、cess Control & Instrumentation TechnologyPIDPID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響比例積分微分比例積分微分PIDPID控制控制Process Control & Instrumentation Technology控制器參數(shù)整定控制器參數(shù)整定 t指決議調(diào)理器的比例度、積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD和采樣周期Ts的詳細(xì)數(shù)值。t整定的本質(zhì)是經(jīng)過(guò)改動(dòng)調(diào)理器的參數(shù)，使其特性和過(guò)程特性相匹配，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)目的，獲得最正確的控制效果。 Process Control & Instrumentation Techn

6、ology整定方法整定方法t整定調(diào)理器參數(shù)的方法很多，歸納起來(lái)可分為兩大類，即實(shí)際計(jì)算整定法和工程整定法：t實(shí)際計(jì)算整定法有對(duì)數(shù)頻率特性法、根軌跡法等；t工程整定法有閱歷法、衰減曲線法、監(jiān)界比例度法和呼應(yīng)曲線法等。 Process Control & Instrumentation Technology工程整定法特點(diǎn)t不需求事先知道過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，直接在過(guò)程控制系統(tǒng)中進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)整定t方法簡(jiǎn)單；t計(jì)算簡(jiǎn)便；t易于掌握。Process Control & Instrumentation Technology現(xiàn)場(chǎng)湊試法現(xiàn)場(chǎng)湊試法 t按照先比例P、再積分I、最后微分D的順序。 t置調(diào)理器

7、積分時(shí)間TI=，微分時(shí)間TD=0，在比例度按閱歷設(shè)置的初值條件下，將系統(tǒng)投入運(yùn)轉(zhuǎn)，整定比例度。求得稱心的4：1過(guò)渡過(guò)程曲線。 t引入積分作用此時(shí)應(yīng)將上述比例度加大1.2倍。將TI由大到小進(jìn)展整定。 t假設(shè)需引入微分作用時(shí)，那么將TD按閱歷值或按TD=1/31/4TI設(shè)置，并由小到大參與。 Process Control & Instrumentation Technology臨界比例度法臨界比例度法 t在閉合的控制系統(tǒng)里，將調(diào)理器置于純比例作用下，從大到小逐漸改動(dòng)調(diào)理器的比例度，得到等幅振蕩的過(guò)渡過(guò)程。t此時(shí)的比例度稱為臨界比例度k，相鄰兩個(gè)波峰間的時(shí)間間隔，稱為臨界振蕩周期Tk。 P

8、rocess Control & Instrumentation Technology臨界比例度法步驟臨界比例度法步驟t將調(diào)理器的積分時(shí)間TI置于最大TI=，微分時(shí)間置零TD=0，比例度適當(dāng)，平衡操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 t將比例度逐漸減小，得到等幅振蕩過(guò)程，記下臨界比例度k和臨界振蕩周期Tk值。 t根據(jù)k和Tk值，采用閱歷公式，計(jì)算出調(diào)理器各個(gè)參數(shù)，即、TI、TD的值。 t按“先P后I最后D的操作程序?qū)⒄{(diào)理器整定參數(shù)調(diào)到計(jì)算值上。假設(shè)還不夠稱心，可再作進(jìn)一步伐整。 Process Control & Instrumentation Technology臨界比例度法整

9、定本卷須知 t有的過(guò)程控制系統(tǒng)，臨界比例度很小，使系統(tǒng)接近兩式控制，調(diào)理閥不是全關(guān)就是全開(kāi)，對(duì)工業(yè)消費(fèi)不利。 t有的過(guò)程控制系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)理器比例度調(diào)到最小刻度值時(shí)，系統(tǒng)仍不產(chǎn)生等幅振蕩，對(duì)此，就把最小刻度的比例度作為臨界比例度k進(jìn)展調(diào)理器參數(shù)整定。 Process Control & Instrumentation Technology衰減曲線法衰減曲線法 t選把過(guò)程控制系統(tǒng)中調(diào)理器參數(shù)置成純比例作用TI=，TD=0使系統(tǒng)投入運(yùn)轉(zhuǎn)。再把比例度從大逐漸伐小，直到出現(xiàn)4：1衰減過(guò)程曲線。t此時(shí)的比例度為4：1衰減比例度c，兩個(gè)相鄰波峰間的時(shí)間間隔，稱為4：1衰退減振蕩周期Ts。 Proces

10、s Control & Instrumentation Technology衰減曲線法衰減曲線法t根據(jù)c和Ts，運(yùn)用公式，即可計(jì)算出調(diào)理器的各個(gè)整定參數(shù)值。 t按 “先P后I最后D的操作程序，將求得的整定參數(shù)設(shè)置在調(diào)理器上。再察看運(yùn)轉(zhuǎn)曲線，假設(shè)不太理想，還可作適當(dāng)調(diào)整。 Process Control & Instrumentation Technology衰減曲線法本卷須知衰減曲線法本卷須知t反響較快的控制系統(tǒng)，要認(rèn)定4：1衰減曲線和讀出Ts比較困難，此時(shí)，可用記錄指針來(lái)回?cái)[動(dòng)兩次就到達(dá)穩(wěn)定作為4：1衰減過(guò)程。 t在消費(fèi)過(guò)程中，負(fù)荷變化會(huì)影響過(guò)程特性。當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，必需重

11、新整定調(diào)理器參數(shù)值。 t假設(shè)以為4：1衰減太慢，宜運(yùn)用10：1衰減過(guò)程。對(duì)于10：1衰減曲線法整定調(diào)理器參數(shù)的步驟與上述完全一樣，僅僅采用計(jì)算公式有些不同。 Process Control & Instrumentation Technology采樣周期的選擇采樣周期的選擇 t香農(nóng)Shannon采樣定律 ：t為不失真地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的變化，采樣頻率至少應(yīng)大于或等于延續(xù)信號(hào)最高頻率分量的二倍。t根據(jù)采樣定律可以確定采樣周期的上限值。t實(shí) 際 采 樣 周 期 的 選 擇 還 要 受 到 多 方 面 因 素 的 影 響 。t不 同 的 系 統(tǒng) 采 樣 周 期 應(yīng) 根 據(jù) 具 體 情 況 來(lái) 選 擇

12、 。 Process Control & Instrumentation Technology采樣周期的選擇采樣周期的選擇t通常按照過(guò)程特性與干擾大小適當(dāng)來(lái)選取采樣周期：t即對(duì)于呼應(yīng)快、如流量、壓力動(dòng)搖大、易受干擾的過(guò)程，應(yīng)選取較短的采樣周期；t反之，當(dāng)過(guò)程呼應(yīng)慢如溫度、成份、滯后大時(shí)，可選取較長(zhǎng)的采樣周期。t采樣周期的選取應(yīng)與PID參數(shù)的整定進(jìn)展綜合思索。 Process Control & Instrumentation Technology采樣周期的選擇采樣周期的選擇t采樣周期應(yīng)遠(yuǎn)小于過(guò)程的擾動(dòng)信號(hào)的周期。 t在執(zhí)行器的呼應(yīng)速度比較慢時(shí)，過(guò)小的采樣周期將失去意義，因此可適中選大一點(diǎn)。 t在計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度允許的條件下，采樣周期短，那么控制質(zhì)量好。 t當(dāng)