PID工程整定

如果控制方案已经确定，则过程各通道的静态和动态特性就已确定，系统的控制质量就取决于控制器各个参数值的设置。控制器的参数整定，就是确定最佳过渡过程中控制器的比例度δ、积分时间TI、微分时间TD的具体数值。所谓最佳过渡过程，就是在某种质量指标下，系统达到最佳调整状态。4：1递减比为最佳参数整定的常用依据。4:1参数整定的方法:0、概述§3-5控制器的参数整定：对数频率特性法、根轨迹法等。(2)、工程整定法：经验凑试法、衰减曲线法、临界比例度法、响应曲线法等。(1)、理论整定法%100)(maxmaxyyxx.;;;maxmax输出变化量围控制器输出的变化全范输入变化量控制器输入的测量范围式中yyxx对于单元组合仪表，%.100K1c比例度的概念：对于比例作用大小，工业控制器常用δ表示，其义为：1、常用的参数经验范围：如表3-1所示一、现场经验凑试法2、整定步骤(1)、在纯比例作用下(TI=、TD=0)在比例度按表3-1的取值下，将系统投入运行；若曲线振荡频繁，则加大比例度；若调节精度低，且趋于非周期，则减少，求得满意的4：1过渡过程曲线。(2)、引入积分作用(此时应将上述加大1.2倍)将积分时间TI由大到小进行整定；若曲线波动较大，则应增大TI；若曲线偏离给定值后长时间回不来，则需减少TI，以求得较好的过渡过程曲线。(3)、若需引入微分作用1、特点:是目前工程上应用较广泛的一种控制器参数的整定方法。2、整定步骤(1)、在纯比例作用下投入(TI=,TD=0),比例度适当；平稳操作一段时间，把系统投入自动运行。将TD按经验值或按TD=(1/3～1/4)TI设置，并由小到大加入；若曲线超调量大而衰减慢，则需增大TD；若曲线振荡厉害，则应减小TD；观察曲线，再适当调节和TI，反复调试直到获得满意的过渡过程曲线。二、稳定边界法（临界比例度法）图3-12，得到图3-12所示等幅振荡过程记下临界比例度K和临界振荡周期TK值。kT(2)、将逐渐减小(3)、根据K和TK值，采用表3-2中的经验公式，计算、TI、TD的值。用临界比例度法整定某过程控制系统所得的比例度K=20%,临界振荡周期TK=1min，当控制器分别采用比例作用、比例积分作用、比例积分微分作用时，求其最佳整定参数值。例3-1(4)、按“先P后I最后D”的操作程序，将控制器整定参数调整到计算值上。观察其运行曲线，若不够满意，再做进一步调整。解：应用表3-2经验公式，可得(1).比例控制器=2K=2×20%=40%(2).比例积分控制器=2.2K=2.2×20%=44%TI=TK/1.2=1/1.2=0.83min(3).比例积分微分控制器=1.6K=1.620%=32%TI=0.5TK=0.51=0.5minTD=0.25Tk=0.250.5=0.125min应用临界比例度法的几点注意事项见。1.临界比例度过小，即变成双位控制时，要注意设备的承受能力。2。工艺要求不能出现等幅震荡的场合（加氢裂化反应）不适合用这种方法。(1)、实现4：1衰减比先把参数置成纯比例作用(TI=,TD=0)，使系统投入运行；再把从大逐渐调小，直到出现右图所示的4：1衰减过程曲线；此时的4：1衰减比例度为S，4：1衰减振荡周期为TS。运行效果如下图。1、特点：是在总结稳定边界法的基础上，经过反复实验提出来的。2、整定步骤：对于要求系统过渡过程达到4：1衰减的步骤如下。返回三、阻尼振荡法（衰减曲线法）(3)、进一步调整按“先P后I最后D”的操作程序，将求得的参数设置在控制器上；(2)、计算参数再观察运行曲线，若不太理想，可做适当调整。根据S和TS，使用表3-8计算出控制器的各个整定参数值。某温度控制系统，采用4：1衰减曲线法整定控制器参数，得S=20%，TS=10分，当控制器分别为比例作用、比例积分作用、比例积分微分作用时，试求其整定参数值。例3-2解应用表3-8中的经验公式，可得(1)、比例控制器=S=20%(2)、比例积分控制器=1.2S=1.220%=24%TI=0.5TS=0.510=5min(3)、比例积分微分控制器=0.8S=0.820%=16%TI=0.3TS=0.310=3minTD=0.1TS=0.110=1min2、整定步骤(1)获取对象的响应曲线，如下图所示。1、特点：在开环状态下进行试验，依据对象的响应曲线---飞升特性整定参数，精度更高。四、响应曲线法（动态特性参数法）(2)、求取广义对象的放大系数K0minmaxminmaxoXXXyyyK式中Δy---被控参数的变化量；ΔX---控制器输出（扰动）的变化量；ymax-ymin---测量仪表的刻度范围；Xmax-Xmin---控制器输出变化范围。(3)、根据对象的K0、T0、0，按下表3-4所给公式求出4：1衰减过程控制器的参数、TI和TD。在某一蒸汽加热器的控制系统中，当电动单元组合控制器的输出从6mA改变到7mA时，温度记录仪的指针从85℃升到87.8℃，从原来的稳定状态达到新的稳定状态。仪表的刻度为50100℃，并测出O=1.2min,TO=2.5min。如采用PI和PID控制规律，试确定出整定参数。例3-3本例中，X=7-6=1mAXmax-Xmin=10-0=10mA（三型信号为16mA）y=87.8-85.0=2.8℃ymax-ymin=100-50=50℃所以解：27.05.22.156.0TK56.0101508.2Koooo因此，在PI控制器时：=1.127%=30%TI=3.31.2=4min在PID控制器时：=0.8527%=23%TI=21.2=2.4minTD=0.51.2=0.6min解毕。关于位式控制结论：位式控制相当于大比例增益的纯比例调节系统，常用于控制精度要求不高的场合死区越小相当于比例增益越大，调节精度越高，执行器动作越频繁。1、试说明单回路控制系统的构成、主要特点及其应用场合。并说明系统设计的主要内容。2、过程控制系统方案设计应包含哪些主要内容？3、选择被控参数时应遵循哪些基本原则？4、在选择控制参数时，为什么取过程控制通道的静态放大系数K0应适当大一些，而时间常数T0应适当小一些？5、在设计过程控制系统时，怎样选择调节器的控制规律？怎样确定调节器的正、反作用方式和调节阀气开、气关形式？思考题第四章串级控制系统§4-1概述单回路控制系统：结构简单，但难于适应工艺参数间关系比较复杂的控制，特别是现代大规模工业生产。复杂控制系统：具有两个以上的检测变送单元、或控制器、或执行器，能完成一些复杂或特殊的任务串级控制系统：对改善控制品质有独到之处，故而在过程控制系统中应用很广泛。4.24.34.44.5