精餾塔前饋_反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第1章 精餾塔前饋-反饋控制系統(tǒng)概述1.1精餾及精餾塔概述精餾是化工、石油化工、煉油生產(chǎn)過程中應(yīng)用極為廣泛的傳質(zhì)傳熱過程。精餾的目的 是利用各組分具有不同揮發(fā)度，將各組分分離并達(dá)到規(guī)定的純度要求。精餾過程的實(shí)質(zhì)是 利用混合物中各組分具有不同的揮發(fā)度，即同一溫度下各組分的蒸汽分壓不同，使液相中 輕組分轉(zhuǎn)移到氣相，氣相中的重組分轉(zhuǎn)移到液相，實(shí)現(xiàn)組分的分離。按需分離組分的多少可分為二元精餾和多元精餾；按混合物中組分揮發(fā)度的差異，可 分為一般精餾和特殊精餾。精餾過程通過精餾塔、再沸器、冷凝器等設(shè)備完成。再沸器為混合物液相中輕組分的 轉(zhuǎn)移提供能量；冷凝器將塔頂來的上升蒸汽冷凝為液相，并提供精餾所需的回流

2、。精餾塔 是實(shí)現(xiàn)混合物組分分離的主要設(shè)備，一般為圓柱體，部裝有提供汽液分離的塔板或填料， 塔身設(shè)有混合物進(jìn)料口和產(chǎn)品出料口。隨著石油化工的迅速發(fā)展，精餾操作的應(yīng)用越來越廣，分離物料的組分越來越多，分 離的產(chǎn)品純度要求越來越高，對精餾過程的控制也提出了越來越高的要求，也越來越被人 們所重視。精餾過程是一個復(fù)雜的傳質(zhì)傳熱過程，表現(xiàn)為：過程變量多，被控變量多，可操縱變 量也多；過程動態(tài)和機(jī)理復(fù)雜，例如，非線性、時變、關(guān)聯(lián)；控制方案多樣，例如，同一 被控變量可以采用不同的控制方案，控制方案的適應(yīng)面光等。1.2精餾塔的擾動分析和其他化工過程一樣，精餾過程是在一定物料平衡和能量平衡基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一切影 響

3、精餾塔操作的因素均通過物料平衡和能量平衡進(jìn)行。影響物料平衡的因素主要包括進(jìn)料 量和進(jìn)料成分的變化、頂部餾出物及底部出料的變化。影響能量平衡的因素主要包括進(jìn)料 溫度或熱焓的變化、再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化及塔的環(huán)境溫度變化等。物料平 衡和能量平衡之間相互影響。各種擾動因素有可控的，也有不可控的。1. 進(jìn)料流量和進(jìn)料成分進(jìn)料流量是上工序的出料，因此，通常不可控但可測，當(dāng)進(jìn)料流量較大時， 對精餾塔的操作會造成很大的影響。這時，可將進(jìn)料流量作為前饋信號，引入到控制系統(tǒng) 中，組成前饋-反饋控制系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)料流量需要定值控制時，從工藝角度看，有時需要增 加中間儲罐或容器，以便緩沖上一工序的出料量。從控

4、制角度看，可以采用均勻控制策略, 使進(jìn)料流量基本恒定的同時，對上一工序的操作不造成較大影響。單一的進(jìn)料流量定值控 制系統(tǒng)較少采用。進(jìn)料流量影響物料平衡，也影響能量平衡。因此，控制策略應(yīng)保持流量的基本恒定。進(jìn)料成分影響物料平衡和能量平衡，但進(jìn)料成分通常不可控，多數(shù)情況下也難于測量。 因此，控制策略是盡量控制上一工序的操作，從外圍著手，使進(jìn)料成分能夠保持恒定，減 小其變化對精餾塔操作的影響。2. 進(jìn)料溫度或進(jìn)料熱焓進(jìn)料溫度或熱焓影響精餾塔的能量平衡。進(jìn)料溫度一般可控可測，多數(shù)情況下，進(jìn)料 溫度較恒定，因此，控制策略是不進(jìn)行控制。當(dāng)進(jìn)料需經(jīng)換熱器預(yù)熱后進(jìn)入后，由于進(jìn)料 的狀態(tài)可以是液態(tài)、氣態(tài)或氣液兩

5、相混合，因此，可能出現(xiàn)進(jìn)料熱焓的變化，這時，控制 策略是采用熱焓控制，保證進(jìn)料熱焓的恒定。除此之外，擾動因素還包括再沸器加熱蒸汽壓力、冷卻水壓力和溫度、環(huán)境溫度等。1.3前饋-反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)的輸出是偏差的函數(shù)，只有出現(xiàn)偏差才進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，調(diào)節(jié)不及時。 如果采用某種控制策略，使該控制運(yùn)算的輸出是擾動的函數(shù)，則一旦出現(xiàn)擾動，控制系統(tǒng) 就有輸出，就能在偏差還未出現(xiàn)以前把擾動的影響消除，因此，調(diào)節(jié)及時。依據(jù)預(yù)防的控 制策略設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)根據(jù)擾動進(jìn)行調(diào)節(jié)；采用開環(huán)控制方式；控制器的輸入信號只有一個變 量，即擾動量；只能克服某個特定擾動的影響；控制器的控制規(guī)律是前

6、饋控制規(guī)律，它與 前饋廣義對象特性和擾動通道特性有關(guān)，因此，只能近似實(shí)現(xiàn)所需控制規(guī)律，要實(shí)現(xiàn)絕對 不變性較困難。前饋控制能及時克服特定擾動的影響，如果合適設(shè)計(jì)控制規(guī)律，可大大消 弱擾動對被控變量的影響。因此，前饋控制往往需要與反饋控制結(jié)合起來，構(gòu)成前饋-控制系統(tǒng)。這樣既發(fā)揮了前饋控制作用及時的優(yōu)點(diǎn)，又保持了反饋控制能克服多個擾動和具有對被調(diào)節(jié)量實(shí)行反饋 檢驗(yàn)的長處。所以前饋-反饋控制是適合于過程控制的較好的方式。第2章課程設(shè)計(jì)方案論證2.1控制方案1設(shè)計(jì)所謂靜態(tài)前饋控制，是指前饋控制器的控制算法為比例控制，即Gb= 一亠二一_= - KbGoGvGmKoKvKm式中，Ko Kv、Km與 Kf分

7、別是過程控制通道、調(diào)節(jié)閥、溫度變送器靜態(tài)放大系 數(shù)以及過程干擾通道的靜態(tài)放大系數(shù)；Kb,其大小由Ko Kv、Km Kf確 定。靜態(tài)前饋控制的控制目標(biāo)是使被控參數(shù)最終的靜態(tài)偏差接近于零，而不考慮由于兩通道時間常數(shù)的不同而引起的動態(tài)偏差。由于靜態(tài)前饋控制非常簡單，實(shí) 施方便。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)干擾通道與控制通道的時間常數(shù)相差不大時，應(yīng)用靜態(tài)前饋控制可獲得較高的控制精度。2.2控制方案2設(shè)計(jì)靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)，但在擾動影響下動態(tài)偏差依然存在。對于擾動頻繁且要嚴(yán)格控制動態(tài)偏差的生產(chǎn)過程，靜態(tài)前饋不能滿足生產(chǎn)工藝的 精度要求，這種情況下宜采用動態(tài)前饋控制。動態(tài)前饋控制必須根據(jù)過程干擾通道和

8、控制通道的動態(tài)特性，其傳遞函數(shù)由卜h = - Gf |式z決定。采用動態(tài)前饋控制使擾動對被控參數(shù)的影響在每個時刻都得到補(bǔ)償，能夠極提高控制過程的動態(tài)品質(zhì)，是提高控制質(zhì)量的有效手段。但動態(tài)前饋要采用專用控制器，控制規(guī)律由上式?jīng)Q定，結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，往往 無法獲得精確表達(dá)式，也難以精確實(shí)現(xiàn)，往往只能近似處理。因此，只有在工藝 對控制精度要求較高、其他控制方案又難以滿足的情況下，才考慮采用動態(tài)前饋 控制方案。2.3控制方案3設(shè)計(jì)為了克服前饋控制的局限性，常把前饋控制和反饋控制結(jié)合起來，組成前饋 -反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。這樣既發(fā)揮了前饋控制及時克服主要擾動對被控參數(shù)影響 的優(yōu)點(diǎn)，又保持了反饋控制能抑制各種

9、干擾的優(yōu)勢，同時也降低了對前饋控制器 的要求，便于工程上的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)蒸汽流量F( s)發(fā)生變化時，前饋控制器Gb(s)及時發(fā)出控制指令，補(bǔ)償 蒸汽流量F (s)變化對精餾塔提餾段出口溫度 丫(s)的影響；而蒸汽溫度、壓 力等擾動對物料出口溫度的影響，則由反饋控制器 Gc(s)來克服。前饋控制作用 加反饋控制作用，能夠很好地克服擾動對出口溫度的影響， 獲得比較理想的控制 效果。相對于單純的前饋控制或反饋控制，復(fù)合控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 前饋控制與反饋控制組合使用，有利于對主要干擾進(jìn)行前饋補(bǔ)償和加其他 干擾進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，保證控制精度。2. 由于增加了反饋控制回路，降低了對前饋控制器的精度要求，有

10、利于簡化前饋 控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。3. 在單純的反饋控制系統(tǒng)中，提高控制精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性是一對矛盾，往往為保 證系統(tǒng)的穩(wěn)定性而無法實(shí)現(xiàn)高精度的控制。而前饋-反饋控制系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)高精 度控制，又能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，因而在一定程度上解決了穩(wěn)定性與控制精度之 間的矛盾。由于前饋控制不含時間因子，比較簡單，在一般情況下，不需要專用的補(bǔ)償器， 單元組合儀表便可以滿足使用要求。 而且事實(shí)證明，滯后相位差不大的時候，應(yīng) 用靜態(tài)前饋控制方法可以獲得較高的控制精度，相比之下，由于動態(tài)前饋控制系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)的運(yùn)行和參數(shù)整定過程也比較復(fù)雜， 需要一套專門的補(bǔ)償裝 置。綜上所述，由于本設(shè)計(jì)主要考慮溫度和蒸汽流

11、量對精餾塔產(chǎn)品的影響，所以采用靜態(tài)前饋-反饋控制方案。第3章 前饋-反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及器件選擇3.1前饋一反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、控制器的選擇以單片機(jī)89C51為控制器，將溫度傳感器得到的微弱電信號，經(jīng)儀表放大器 放大后，送入轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)化結(jié)束后，89C51讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，當(dāng)爐溫低于設(shè)定溫度 時，啟動加熱控制部件，使?fàn)t溫升高，以滿足現(xiàn)場要求.當(dāng)爐溫高于設(shè)定溫度時， 實(shí)時地切斷加熱源.采用單片機(jī)來對爐溫實(shí)時控制不僅具有控制方便簡單和靈活 性大的特點(diǎn)，而且提高了爐溫控制精度的技術(shù)要求，從而大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量.1. A/D轉(zhuǎn)換器的選擇ADS774是BRR-BROWN(B公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，

12、4種可選 電壓圍輸入：0+10V, 0+20V, -5+5V和-10+10V,12位或8位可選輸出， 單一+5V供電。它采用低功耗COM工藝和新的電容陣列技術(shù)，包含有部時鐘、微處理器接 口、三態(tài)輸出緩沖器以及若干組部可調(diào)阻抗，功率最大為120mv,轉(zhuǎn)換時間為t< 8.5 SoADS774可以在2種模式下工作：一種是工作過程由微處理器控制，即所謂 非獨(dú)立方式；一種是獨(dú)立運(yùn)行工作模式。2. D/A轉(zhuǎn)換器的選擇MAX508是美國美信公司生產(chǎn)的具有部參考電壓輸出型 12位的D/A轉(zhuǎn)換器。 轉(zhuǎn)換電壓具有相同參考極性，允許單電源工作。部包含一個 BURIED-ZENE參考 電源，積分轉(zhuǎn)換器(DAC，

13、電壓輸出放大器。MAX508特 性：(1) 12位電壓輸出型；(2) 部電壓參考；(3) 快速 Ps接口；(4) 單+12V或土 15V供電；(5) DIP20/24 或 SO封裝。3. 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)控制器電路中D/A轉(zhuǎn)換器 MAX50與P1 口連接；P0口及P2 口通過74LS245進(jìn)行驅(qū)動，與A/D轉(zhuǎn)換器ADS774相連接?？刂破麟娐穲D見圖3.1。*亠 S3Lftk L-iMj3CAi*uir!OUTIIT*CS1CB渝WECSSL6HE鎖3曲土圖3.1控制系統(tǒng)硬件原理圖5TWL冊MGK*PWPK捕rnKLP3-£誣宜FJ;KEF巨jidt垃¥盟a-aSn7D

14、74;心】杞IE站詰i12nI-J15Ifli13it12 11111CiE幽J：；：臨HS：D二、執(zhí)行器的選擇1. 調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇：正常工況下要求調(diào)節(jié)閥的開度在15% -85 %之間。2. 調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇：根據(jù)生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)和對控制系統(tǒng)的工藝要求，應(yīng)選用等百分比流量特 性或拋物線流量特性。3. 調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)作用方式選擇：氣開閥即隨著控制信號的增加而開度增大，當(dāng)無壓力控制信號時，閥門處于全關(guān)閉狀態(tài)。由于設(shè)計(jì)要求當(dāng)物料進(jìn)入精餾塔的時候，有一定的溫度，當(dāng)物料流量加大時， 蒸汽流量勢必增加，所以閥門控制選擇氣開式。而當(dāng)物料流量增加時，輸出物料 也會增加，同時精餾塔本身容量的限制

15、勢必會控制這個流量大小， 所以控制器選擇反作用，調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇正作用控制閥按其工作能源形式可分為氣動、電動和液動三類。氣動控制閥用壓縮 空氣作為工作能源，主要特點(diǎn)是能在易燃易爆環(huán)境中工作，廣泛地應(yīng)用于化工、 煉油等生產(chǎn)過程中；電動控制閥用電源工作，其特點(diǎn)是能源取用方便，信號傳遞 迅速，但難以在易燃易爆環(huán)境中工作；液動控制閥用液壓推動，推力很大，一般 生產(chǎn)過程中很少使用。三、檢測變送器的選擇1. 溫度檢測器熱電偶作為溫度傳感元件，能將溫度信號轉(zhuǎn)換成電動勢（ mV信號，配以測 量毫伏的指示儀表或變送器可以實(shí)現(xiàn)溫度的測量指示或溫度信號的轉(zhuǎn)換。 具有穩(wěn) 定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時間較小等優(yōu)點(diǎn)、熱電偶一

16、般用于 500° C以上的 高溫，可以在1600° C高溫下長期使用。熱電阻也可以作為溫度傳感元件。 大多數(shù)電阻的阻值隨溫度變化而變化， 如 果某材料具備電阻溫度系數(shù)大、電阻率大、化學(xué)及物理性能穩(wěn)定、電阻與溫度的 關(guān)系接近線性等條件，就可以作為溫度傳感元件用來測溫， 稱為熱電阻。熱電阻 分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。 大多數(shù)金屬熱電阻的阻值隨其溫度升高 而增加，而大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減少。采用熱電阻法測量溫度時，一般將電阻測溫信號通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓，當(dāng)熱電阻的連接導(dǎo)線很長時，導(dǎo)線電阻對電橋的影響不容忽視。 為了消除導(dǎo)線電阻帶 來的測量誤差，不管熱電阻

17、和測量一邊之間的距離遠(yuǎn)近，必須使導(dǎo)線電阻的阻值 符合規(guī)定的數(shù)值，如果不足，用錳銅電阻絲湊足。同時，熱電阻必須用三線接法， 熱電阻用三根導(dǎo)線引出，一根連接電源，不影響橋路的平衡，另外兩根被分別置 于電橋的兩臂，使引線電阻值隨溫度變化對電橋的影響大致抵消。2. 溫度變送器檢測信號要進(jìn)入控制系統(tǒng)，必須符合控制系統(tǒng)的信號標(biāo)準(zhǔn)。變送器的任務(wù)就 是將檢測信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。 因此，熱電偶和熱電阻的輸出信號必須經(jīng)溫 度變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號后，才能進(jìn)入控制系統(tǒng)，與控制器等其他儀表配合工作。圖3.4給出了溫度變送器的原理框圖，雖然溫度變送器有多個品種、規(guī)格，以配合不同的傳感元件和不同的量程需要，但他們的結(jié)構(gòu)

18、基本相同申(量+輸出電流傳感兀件輸入電路*Q*放大電路反饋電路+圖3.4溫度變送器原理框圖MAT-TT系列一體化溫度變送器是熱電阻、 熱電偶與變送器的完美結(jié)合，以十 分簡捷的方式把-2001300 C的溫度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn) 420mA電流信號實(shí)現(xiàn)對 溫度精確測量與控制。MAT-TT系列溫度變送器可與顯示儀、控制系統(tǒng)、記錄儀等調(diào)節(jié)器配套使用， 并被廣泛應(yīng)用于石油、化工、發(fā)電醫(yī)藥、紡織、鍋爐等工業(yè)領(lǐng)域。儀表主要特點(diǎn)：溫度模塊部采用環(huán)氧樹脂澆注工藝，適應(yīng)于各種惡劣和危險(xiǎn)場所使用。冷端、 溫漂、非線形自動補(bǔ)償。液晶、數(shù)碼管、指針等多種指示功能方便現(xiàn)場適時監(jiān)控。 技術(shù)指標(biāo)：基本誤差：土 1.0%、土 0.

19、5%、土 0.25% 二線制輸出、無需補(bǔ)償導(dǎo)線。(2) 輸出信號：420mA抗干擾能力強(qiáng)、遠(yuǎn)傳性能好。(3) 負(fù)載電阻：250Q允許圍為0500Q 結(jié)構(gòu)簡單、合理安裝方便。 供電電源：24V DC允許圍為1830VDC小型化、安全可靠、使用壽命長。(5)溫度漂移：W 0.015%廠C 三線制、二線制輸入方法通用。 環(huán)境溫度：-2560C、相對濕度：W 95%液晶顯示現(xiàn)場溫度，清晰度高， 無視覺誤差。3. 流量變送器流量變送器采用LWC型氣體渦輪流量變送器。它吸取了國外流量儀表先進(jìn)技 術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合了氣體力學(xué)、流體力學(xué)、電磁學(xué)等理論而自行研制開發(fā)的 新一代高精度、高可靠性的氣體精密計(jì)量儀表

20、，具有出色的低壓和高壓計(jì)量性能， 多種信號輸出方式以及對流體擾動的低敏感性，廣泛適用于天然氣、煤制氣、液 化氣、輕烴氣等氣體的計(jì)量。該類渦輪流量產(chǎn)品本身不具備現(xiàn)場顯示功能，僅將 流量信號以電流信號（4-20mA的方式遠(yuǎn)傳輸出。儀表價(jià)格低廉，集成度高，體 積小巧，特別適用于與二次顯示儀、 PLG DCS等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用。且 該類渦輪流量計(jì)具有防爆功能。四、控制規(guī)律的選擇在控制系統(tǒng)中，主，副控制器起的作用不同。主控制器起定值控制作用，副控制器起隨動控制作用，這是選擇控制器規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。主被控參數(shù)是工藝操作的主要指標(biāo)， 允許波動圍很小，一般要求無靜差，因 此，主控制器應(yīng)選PID控制規(guī)律。

21、副被控參數(shù)的設(shè)置是為了克服主要干擾對主參數(shù)的影響，因而可以允許在一定圍的變化，并允許有靜差。為此，副控制器選擇 P控制規(guī)律。五、前饋一反饋控制系統(tǒng)的控制過程分析圖3.2所示為精餾塔提餾段溫度為主控變量、再沸器蒸汽流量為副被控變量的串級控制系統(tǒng)和進(jìn)料流量為前饋信號組成的相乘型前饋 -反饋控制系統(tǒng)。圖中， FC是加熱蒸汽流量控制器；TY是乘法器；TC是提餾段溫度控制器；FY是前饋控制 器。從前饋原理角度看，進(jìn)料量是擾動變量，反饋信號來自提餾段溫度，前饋信 號來自進(jìn)料流量，反饋信號和前饋信號進(jìn)行相乘運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為再沸器加熱 蒸汽流量控制器的設(shè)定。其控制器的正、反作用選擇如下：1、主被控變量精餾塔

22、提餾段溫度2、副被控變量入口蒸汽流量3、控制閥 從安全角度考慮，選擇氣開型控制閥，Kv>0。4、副被控對象控制閥打開，進(jìn)料流量增加，蒸汽流量也增加，因此，Kp2。5、副控制器為保證負(fù)反饋，應(yīng)滿足 Kc2KvKp2Km2>0因Km2>0應(yīng)選Kc2>0,即選用反作用控制器。6 主被控對象 當(dāng)蒸汽流量增加時，提餾段溫度升高，因此， Kp1>Q7、主控制器 為保證負(fù)反饋，應(yīng)滿足 Kp1Kc1Km1>0因Km1>0應(yīng)選Kc1>0,即選用反作用控制器塔底餾出物圖3.2 精餾塔前饋-反饋控制系統(tǒng)工藝圖圖3.3是該控制系統(tǒng)框圖。圖中，Gy是乘法器，即壁紙控制系統(tǒng)

23、中的比值函數(shù)環(huán)節(jié)；Gff是前饋控制器，即是提餾段溫度控制器；Gc2是副控制器，即再沸器加熱蒸汽流量控制器。圖3.3前饋-反饋控制系統(tǒng)框圖3.2參數(shù)的工程整定一、Kf型前饋控制器這種模型具有比例特性，實(shí)施起來比較容易，用比例控制或比值器等常規(guī)儀 表就可以實(shí)現(xiàn)。Kf可通過現(xiàn)場進(jìn)行整定。當(dāng)控制管道的時間常數(shù)與干擾通道的 時間常數(shù)近似相等時，采用這種靜態(tài)前饋控制，其控制質(zhì)量將有很大的改善。二、工程整定靜態(tài)參數(shù)Kf是前饋控制模型中最基本的參數(shù)，它對前饋控制系統(tǒng)中的運(yùn)行 狀態(tài)影響很大，首先應(yīng)將整定好。整定方法主要有開環(huán)整定和閉環(huán)整定。1. 開環(huán)整定就是在系統(tǒng)中做單純的靜態(tài)前饋運(yùn)行下加干擾，Kf值由小到大，

24、直到被控量回到設(shè)定值。此時，所對應(yīng)的 Kf更視為最佳整定值。在進(jìn)行整定會有較大的 誤差。另外，由于系統(tǒng)中是處于單純的前饋運(yùn)行狀態(tài)，在整定過程中，被控量失 去反饋控制。為了避免Kf過大而導(dǎo)致被控量產(chǎn)生太大的影響甚至發(fā)生生產(chǎn)事故， 所以Kf由小逐步增大。由于這種方法容易影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，所以實(shí)際中應(yīng) 用越來越少。2. 閉環(huán)整定可以讓系統(tǒng)處于前饋反饋運(yùn)行狀態(tài)整定Kf，也可以讓系統(tǒng)處于反饋運(yùn)行的 狀態(tài)對Kf進(jìn)行整定。需要指出的是，使用這種方法整定時，反饋控制器應(yīng)有積 分作用。否則，在干擾作用下，無法消除被控量的靜態(tài)誤差。同時也要求工況穩(wěn) 定，盡量減少其他干擾的影響。3、PID參數(shù)整定1）PID參數(shù)的

25、選取如果PID參數(shù)不合適，PID的調(diào)節(jié)結(jié)果可能比二位式調(diào)節(jié)的結(jié)果還差，例如 產(chǎn)生幅度很大的連續(xù)振蕩，產(chǎn)生長時期不能消除的靜差，或者是在系統(tǒng)受擾動后 不能盡快復(fù)原等，因此，根據(jù)被控對象的工況選取合適的PID參數(shù)，是用好PID調(diào)節(jié)儀表的關(guān)鍵。在大多數(shù)場合，選擇P=5% 1=210秒，D=30秒，就能達(dá)到較理想的調(diào)節(jié)效果。2）整定方法將系統(tǒng)接成閉環(huán)，關(guān)掉I、D（即將參數(shù)積分時間I和微分時間D均設(shè)置為0）, 多次調(diào)節(jié)比例帶P值的大小，使系統(tǒng)剛剛產(chǎn)生振蕩，記錄此時的比例帶參數(shù) XP1 及振蕩周期時間T,則正確參數(shù)可以從下表計(jì)算出來：整定參數(shù)控制規(guī)律 f3( %TiTdP23 k一一PI2.2 3 k0.

26、85Tk一PID1.7 3 k0.50Tk0.125Tk表3.4臨界比例度法整定控制器參數(shù)根據(jù)比例帶XP1和振蕩周期T,查上表后計(jì)算出合適的比例帶、積分時間、 微分時間三個參數(shù)的具體數(shù)值，再安儀表的設(shè)置步驟鍵入PID參數(shù)并稍作微調(diào)即 可。概括的說，比例帶P設(shè)置的數(shù)值越大，系統(tǒng)越不會發(fā)生振蕩，靜差也越大； 積分時間I設(shè)置的數(shù)值越大，積分的作用越不明顯，消除靜差所需的時間也越長， 系統(tǒng)越不會發(fā)生振蕩；微分時間D設(shè)置的數(shù)值越小，對比例帶和積分的作用力越 小，系統(tǒng)不會發(fā)生振蕩，但系統(tǒng)的響應(yīng)速度也變得遲鈍。 積分的作用是使系統(tǒng)趨 向穩(wěn)定，而微分的作用是抑制超調(diào)，但會使系統(tǒng)趨向不穩(wěn)定，微分與積分配合的當(dāng)，

27、就可獲得盡快而穩(wěn)定的調(diào)節(jié)過程4. 控制算法主控器為PID控制，副控器為P控制增量算法的程序框圖見圖3.5 。圖3.5 PID增量算法程序框圖比例積分微分(PID)控制器(3-1)u(t) Kpe( )dTd 警dt式中：Kp比例放大系數(shù)；T 積分時間；Td微分時間。在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，PID控制器是通過計(jì)算機(jī)PID控制 算法程序?qū)崿F(xiàn)的。計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)大多數(shù)是采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。進(jìn)入計(jì)算機(jī)的連續(xù)-時間信號,必須經(jīng)過采樣和整量化后，變成數(shù)字量，方能進(jìn)入計(jì)算 機(jī)的存貯器和寄存器，而在數(shù)字計(jì)算機(jī)中的計(jì)算和處理，不論是積分還是微分, 只能用數(shù)值計(jì)算去逼近。在數(shù)字計(jì)算機(jī)中，PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，也必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣 周期相當(dāng)短時，用求和代替積分，用差商代替微商，使PID算法離散化，將描述連續(xù)-時間PID算法的微分方程，變?yōu)槊枋鲭x散-時間PID算法的差分方程。增量式PID控制算法