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1、PID 反馈控制器,基本要求,掌握单回路控制器“正反作用”的选择原则; 掌握单回路控制系统的常用性能指标; 掌握PID控制律的意义及与控制性能的关系。,控制器的“正反作用”选择问题,问题:如何构成一个负反馈控制系统?,控制器的“正反作用”选择,定义:当被控变量的测量值增大时,控制器的输出也增大,则该控制器为“正作用”;否则,当测量值增大时,控制器输出反而减少,则该控制器为“反作用”。 选择要点:使控制回路成为“负反馈”系统。选择方法为: (1)假设检验法,先假设控制器的作用方向,再检查控制回路能否成为“负反馈”系统; (2)回路判别法,先画出控制系统的方块图,并确定回路除控制器外的各环节作用方
2、向,再确定控制器的正反作用。,控制器的作用方向选择:假设检验法,根据控制阀的“气开气关”的选择原则,该阀应选“气开阀”,即: u Rf. (Why ?) 假设温度控制器为正作用,即:Tm u;则,结论:该控制器的作用方向不能为正作用,而应为反作用.,控制器的作用方向选择:回路判别法,回路判别法的要点: (1)反馈回路中负增益环节(包括比较器)数为奇数; (2)对控制器而言,“正作用”是指Tm u。,控制系统的性能评价,讨论:如何评价或比较不同控制系统的性能?,控制系统常用的性能指标,稳态余差:,衰减比:,振荡周期T, 调节时间 ts.,上升时间 tr, 峰值时间 tp.,纯比例控制器,控制器增
3、益 Kc或比例度对系统性能的影响:增益 Kc 的增大(或比例度下降),使系统的调节作用增强,但稳定性下降(当系统稳定时,调节频率提高、最大偏差下降);,比例增益对控制性能的影响,积分时间Ti 对系统性能的影响 引入积分作用的根本目的是为了消除稳态余差,但使控制系统的稳定性下降。当积分作用过强时(即Ti 过小),可能使控制系统不稳定。,积分作用对控制性能的影响,理想的比例积分微分控制器,微分时间Td 对系统性能的影响 微分作用的增强(即Td 增大),从理论上讲使系统的超前作用增强,稳定性得到加强,但高频噪声起放大作用。对于测量噪声较大的对象,需要引入测量信号的平滑滤波;而微分作用主要适合于特性一阶滞后较大的广义对象,如温度、成份等。,微分作用对控制性能的影响,问题:控制作用的变化过大,对噪声敏感,如何克服?,实际的比例积分微分控制器,其中Ad 为微分增益,结论,介绍了单回路控制器“正反作用”的选择原则; 描述了单回路系统的常用性能指标; 讨论了PID控制律的意义及与控制性能的关系。,控制器的“正反作用”选择,问题: 如何选择控制阀的 “气开气关”? 如何选择温度控制器的正反作用,以使闭环系统为负反馈系统?,