调节器工程参数的整定

1、调节器工程参数的整定控制器 ( 调节器 )所谓控制器的特征, 就是指控制器的输出与输入之间的关系, 我们知道 , 从控制系统的角度讲 , 控制器的输入信号e(t) 就是指控制变量的设定值r(t)与测量值y(t) 之差 , 即 e(t)= r(t)- y(t)但须注意 : 调节器中的定义就是e(t)=y(t)-r(t);控制器的输出就是送往执行机构的控制命令u(t) 、因此 , 分析控制器的特征 , 也就就是分析控制器的输出信号 u(t) 随输入信号 e(t) 变化规律 , 即控制器的控制规律、一、 比例控制规律 (P):比例控制规律时 , 调节器输出信号u(t) 与输入信号 e(t) 之间的关

2、系为 :u(t)=Kc*e(t)Kc 为比例增益、 Kc 越大 , 在相同的 e(t) 输入下 , 输出 u(t) 越大、因此 Kc 就是衡量比例作用强弱的因素、在工业生产中所有的调节器, 一般用比例度来表示比例作用的强弱、 =(1/Kc)*100%越小 , Kc 越大 , 比例控制作用越强 , 反之 , 越大 , Kc 越小 , 比例控制作用越弱、比例作用及比例度 对系统过渡过程的影响:1. 在扰动及设定值变化时有余差存在、2. 比例度越大 , 过渡过程曲线越平稳 ; 随着比例度的减小 , 系统的振荡程度加剧 , 衰减比减小 , 稳定程度降低、当比例度继续减小到某一数值时, 系统将出现等幅振

3、荡 , 这时的比例度称为临界比例度 k, 当比例度小于比例度 k 时, 系统将发散控制 , 这就是很危险的、3. 最大偏差在二类外作用下不一样 : 在扰动作用下 , 越小 , 最大偏差越小 ; 在设定的情况下 , 越小 , 最大偏差越大、这就是因为最大偏差取决于余差与超调量 , 在扰动的情况下 , 主要取决于余差 , 小则余差小 ; 在设定的情况下 , 则取决于超调量 , 小则超调量大 , 所以余差大4. 如果较小 , 则振荡频率提高 , 因此把被调量拉回到设定值所需要的时间就短、二、 比例积分控制规律比例积分控制规律就是比例作用与积分作用的叠加, 调节器输出信号u(t)与输入信号 e(t)

4、之间的关系为 :u(t)=Kce(t)+1/Ti e(t)dtTi 称为积分时间 , Ti越大 , 积分作用越弱 ; Ti越小 , 积分作用越强, 消除余差较快 , 控制系统的振荡加快 , 系统的稳定度下降、Ti 的定义 : 在阶跃偏差作用下 , 调节器输出达到比例输出的两倍所经历的时间 , 就就是积分时间 Ti 、比例积分调节器在投用前 , 需对比例度与积分时间进行校验、 一般就是将比例度置于 100%的刻度上 , 然后对调节器输入一个幅值为 A 的阶跃偏差 , 测出调节器的输出跳变值 , 同时按秒表记时 , 待到积分输出与比例输出相同时 , 所经历的时间就就是积分时间、一个比例积分调节可以

5、瞧成就是粗调的比例作用与细调的积分作用的组合、在比例控制系统引入积分作用的优点就是能够消除余差 , 但降低了系统稳定性、若要保证系统原有的衰减比 , 必须加大调节器的比例度、如果余差不就是调节器工程参数的整定系统的主要的控制指标 , 就没有必要引入积分作用、 在过程的容量滞后大 , 时间常数大 , 或负荷变化大 , 由于积分作用较为迟缓 , 系统的工艺指标不易满足要求时 , 才考虑在系统中增加积分作用、积分饱与 : 当某一极性的偏差持续存在时 , 一个比例积分调节器或一个比例积分微分调节器的输出将会达到上下限的极限值 , 以后即使偏差减小 , 调节器输出仍维持在极限值 , 调节阀也仍处于全开或

6、全关的极限位置 , 一直要到偏差改变极性 , 输出才会发生变化 , 从而使调节阀的开度也开始变化、解决积分饱与问题的常用方法就是使调节器实现 PI-P 控制规律 , 即当调节器的输出在某一范围之内时 , 它就是 PI 控制作用 , 能消余差 ; 当输出超过某一限值时 , 她就是 P 作用 , 能防止积分饱与、三、 比例微分控制 (PD)理想的微分控制规律 , 其输出信号正比于输入信号对时间的导数、u(t)=Td*de(t)/dt,Td为微分时间从实际使用的情况来瞧 , 比例微分控制规律用得较少 , 在生产上微分往往与比例积分结合在一起使用 , 组成 PID 控制、四、 比例积分微分控制 (PI

7、D)单项控制指标衰减比 n:振荡过程第一个波的振幅与同一方向的第二个波的振副之比,n越小 , 意味着控制系统的振荡程度越剧烈, 稳定度越低 ; 一般希望过渡过程有二个波左右, 与次对应的衰减比在 4:1 到 10:1 的范围内、最大动态偏差emax或超调量 :描述被控变量偏离设定值最大程度的物理量 , 也就是衡量过渡过程稳定的一个动态指标、对于定值控制系统 , 最大偏差就是指第一个波的波峰值与设定值之差、余差 e:过渡过程终了时设定值与被控变量的稳定值之差、回复时间 Ts 与振荡频率 :控制系统在受到外作用后 , 被控变量从原来的稳定值达到最终稳定值所需要的时间、投运过程1. 检测系统投入运行

8、 : 将检测系统投入运行 , 观察测量指示就是否正常、2. 现场人工操作 : 现场投入旁路运行 , 遥控操作就是否正常、3. 手动遥控 : 在控制室内 , 手动操作 , 观察调节阀的特性、4. 自动控制 : 待手动遥控使工况稳定 , 被控变量接近或稳定一段时间后 , 即可将系统由手操无扰切换到自动运行 , 实现生产过程的自动控制、调节器参数整定的一般原则1. 系统要具有一定的稳定裕度 , 以便在过程特性有些变动后 , 调节器参数仍能适应、对于定值调节系统 , 常取衰减比为 4:1, 对于随动控制系统 , 常取衰减比为 10:1 、2. 在满足稳定裕度的条件下 , 统筹考虑 , 重点保障主要控制

9、指标 , 同时使其它控制指标好一些、3. 选择比例度积分时间 Ti 与微分时间 Td 的一些规则如下表 :经验法一、 先比例 , 后积分微分 :调节器工程参数的整定在纯比例作用下 , 先对比例度进行凑试 , 待过渡过程基本稳定符合要求后 , 再加积分作用消除余差 , 最后加微分作用以提高控制质量 , 具体整定方法如下 :各种控制系统整定参数的范围比例度 (%)积分时间 Ti(min)微分时间 Td(min)温度20-603-100、5-3流量40-1000、 1-1压力30-700、 4-3液位20-801) 在闭合运行的控制系统中 , 将调节器的 Ti 置最大 , Td 置零 , 取上表中的

10、经验数值 , 改变设定值 , 观察记录曲线 , 若过度时间较长 , 应减小比例度 ; 若震荡过于剧烈 , 则应加大比例度 , 使系统达到 4:1 衰减震荡的过渡过程为止、2) 在加入积分作用时 , 需将已凑试好的比例度加大 10%-20%,然后再将积分时间 Ti 由大到小凑试 , 若曲线回复时间教长 , 应减小 Ti, 若曲线波动较大 , 则应增大 Ti, 直到达到 4:1 衰减震荡的过渡过程为止、3) 若系统需加入微分作用 , 应取得比纯比例作用时更小些 , Ti 也可相应减小些 , 一般先取 Td=(1/3-1/4) Ti, 将微分时间 Td 由小到大凑试 , 若曲线超调量大而衰减慢 , 应增大 Td