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《基本调节规律及PID参数整定》

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《基本调节规律及PID参数整定》_第1页
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基本控制规律及PID参数的上程整定、基本控制规律测母死件或变送器膳本掠制规律石位试控制.叱例控制、枳分控制.微分控制.简小控制系统如下图:X:给定值Z:测虽值e:偏差简单控幻定值e(t)=x(t)-z(t)#0.控制器接受了俱差阴号eJ二就按一定的拧制规律使其输出信号u发半变化.通过执行器改变操纵变吊q?以抵消干扰对被控变虽y的的响?从而使被控变虽回到给定值上来眇谓控制益的控制规律就是控制践的输出倍号随输入信号(偏越)变化的规律表达式如下:u(t)=f(x-z)=f(e)1.比例控制在控制系统中,阀门开度的改变虽与被控星(如液位)的偏差成比例,这就是比例控制u(t)=a/bxe

C是仪表常数.当输入输出是统一信号时,C=16=1/kpX100%也就是说.控制器的比例度她小.其放人倍数kp越人,L匕例神制的作用就越强;反之,比例度b越大,比例控制的作用越弱比例挖制的特点是:反应快,控制及时,但存在余羞纯比例适用场合:于扰幅度小,纯滞肩小,负荷变化不人,控制嘤求不太岛的场合比例度对控制过程的影响2积分才空制?存在余并是比例控制的缺的,十控制质虽有更高要求时.就需应用比例加枳分控制,以便消除余总积分作用:是指控制器的输出与输入(偏差)对时间的积分成叱例的特性°Uj=1/Tke(t)d(t)u(t)=kp[e(t)+1/TJe(t)dt]若偏至A的干扰,代入町得:u(t)=kp(A+AXt/Tj)积分时间土在阶跃输入下.积分作用的输山变化到比例作用的输山所经历的时间引入积分作用虽能濡除余羌.(H会降低系统的稳定度件?所以?在引入积分作用后,应适当降低比例作用〈增大比例度或降低比例增益)比例积分捽制器待性3?微分控制微分作用是描控制器的输出与输入变化率成比例关系只特性可衣达为Ud=Td*de/dt弁、与宜里巨偏单电蚀瓣售否淼籥独便用它常与比例或比例积分控制器组的变化速度I心JI入的超前控制作用.只偏芒的变化?发生?就泄即动作.故有超肋控制作用之称,这是它的优点,但它的输出不能反映偏签的大小,如偏区国底,即徒数值再大,微分作用也没仃输出。

因而控制结果理仪徵分控制特竹阶跃输入A的实际微分作用特性仙线输出值由蚁人值跌落0.632A(Kd-1)所需时间为时间常数,用T=TyKd表示?则微分时间ld=KdT微分时间对过渡过棍的影响曲线比例微分(PD)控制器由比例和微分两种拧制组合而成比例微分控制器表达式:u(t)=kp[e(t)+Td*de/dt]对「何容虽滞施的对象,采JIJPD控制器能显舌改醪控制胡质,减少过渡过程偏商辛舍甫聘黜黑淞^呼化消除氽基但余沁有所诚少微比例积分彳散分(PID)控制器由比例、积分、微分三种控制组合而成比例积分微分控制益衣达式:u(t)=kp[e(t)+1/Tje(t)dt+Td*de/dt]在工业生产中?常将比例、积分、微分三种作用规律结合起来■称PID控制它^8!讲粽那潍控制质U其待点呆既能快速进彳了控制,乂能消除余治、'阶跃总入的比例积分微分控制规律响应曲线:、控制器PID参数的工程整定听谓控制器参数的整定,就是按照L1总的控制方案,确定最合适的控制器比例度$枳分I卜II句Tj和微分时间T"卜?面介绍儿种常出的匚丰早警定法:1.经验凑试法具体步骤为:(1) 对丁?P控制器,将比例度0放在较人的经脸值上,逐步减少6观察被控虽的过渡过程曲线,直到曲线满惫为止。

2) 对]?PI控制器?先置Ty于按纯比例作用整泄L匕例度6.使Z达到4:1衰减过程曲线,然后,将6放大10%?20%,将积分时间由大到小逐步加入,直至获得4:1衰减过程.⑶对于PID控制器,将Ti=0,先按PI作用凑试法整定好ST|参数.然后将&减低到比原值小10%?20%的位K.,£也适当减小后?再把Td山小到大地逐步加入,观察过渡过程曲线.山到获得满总的过渡过程曲线为止控制器整定参数经验范圉5控制系药、6%Tj/minTd/min液位20?80—压力30?700.4-3—流At40?1000?1?1—温度20?603?100.3-1注总:0丁过小和Td过大都会产生周期的激烈按荡?但是可过小时,引起的振荡周期较长.&过小引起的振荡周期较短,Td过大引起的抓荡周期最短2?临界比例度法文称稳定边界条件法.足应用较广的参数整定方法具体整怎步骤为:(1) 将Td=0,根据广义对彖待性选抒一个较大的“出并在工况稳定的前捉下将控制系统投入白动状态广义对彖包括:波控对象、测虽变送环节、执行器)<2)做设定值干扰试验.逐步减小比例度?N壬出现等幅振荡为止,记下此时拧制舄的比例度?和按荡曲线得周期Tk(3) 按F农的经验公式计算出衰减振荡时控制器的参数值并设5!「控制器上.再做设值扰动试验.观察过渡曲线.若曲线不满足控制质虽.则再对计算值做适勺调警。

临界比例度法卷数计算表数范曲控制系厂8T.TdP2?——PI22?0.85Tk—PID4.7?0.5Tk0-13Tk注意:a?为控制系统的临界比例度①很小,使控制阀处于位式控制状态时.不宜使用此法b.生产I:艺不允许被控职做^长时间的等幅振荡时.也不能用此法(如锅炉给水,燃烧系统等〉?3.衰减曲线法衰诚仙线法是针对经验凑试法利临界比例度法的不足.并在此垂础上经过反真试验而得出的一种参数整足方汉.过渡过程达到4:1递减比的醉i力法如下:(1)ATi=oc.Td=o,〃纯比例作用下系先投入仃.按纬如汉萃定比例度?庚至出现4:1衰减过程为I匕此时的比例度记为衰减振荡周期为匚4:1衰减过程曲线(2) 根据C测得的"口佻按衣所列经验关系订勿出控制器的整浆参数值4:1过程控制器整定蛰数表r?獴数范圉控制系琢5□POs——PI12030.5Tg—PID0.860.31s0.11;根据上述计算仑占果设置控制器的参数值.做设立值扰动试验.观察过渡过程曲线,如果曲线不理想,在适当调整参数值,至符合要求为止过渡过程达到10:1衰减曲线的整定方法如下:(1)步骤和要求与4:1哀减曲线法完全相同,仅采用的经验i|算公式不同,,10:1衰减过程曲线10:1过程控制器整定参数表数范别控制系矗、、6£TdP£—PI1?2姑2Tr—PID0.8昭1.2Tr0.4Tr&中的g系抬控制过程出现10:1递域比时的比例度.T『系指达到第个波峰值的飞升时间(2)4:1:10:1ji程参数农是根据白动控制原理.按?定的通减率要求整定系统的分析计算?再对大鼠实践经验加以总结而得111的。

伍世泽制作2011.06.19.。

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