过控复习课件3控制

1、PID于玲浙江大学2015/03/17系课堂测试1、画出2、描述系统方框图。系统是如何的？3、蒸汽流量调节阀的正反作用选择，理由？4、指出广义对象的输入和输出。蒸汽Tu(t)spTC 22RVTmTT 22RF , Ti换热器工艺介质T凝液outlinen 反馈n 过程n PID器的正反作用系统的性能指标律的特性如何负反馈？被控对象如何一个负反馈系统？扰动D设定值被控变量y变量变量ysp+uq执行器通道Gv (s)Gp (s)测量值ym测量变送Gm (s)Gc(s)：Gp(s)：器；Gv(s)：调节阀；Gm(s)：测量变送通道；Gd(s)：干扰通道偏差 e器Gc (s)_+干扰通道GD (s)

2、+器的“正反作用”选择n 定义：当被控变量的测量值增大时，器的输出也增大，则该器为“正作用”；否则，当测量值增大时，器输出反而减少，则该器为“反作用”。n 选择要点：使n 选择方法：回路成为“负反馈”系统。（1）假设检验法。先假设器的作用方向，再检查回路能否成为“负反馈”系统。（2）回路判别法。先画出系统的方块图，并确定回路除器外的各环节作用方向，再确定器的正反作用。假设检验法举例#1蒸汽阀为气开阀，有 u RV蒸汽Tu(t)sp假设器TC 22为正作用。TC 22如果 T, 则TmRVTT 22T热交换器TmuRVT工艺介质冷凝水结论：为使为反作用回路成为“负反馈”系统，TC22 须器。Tm

3、假设检验法举例#2冷却水阀关阀，因此Tspu （冷却水量）Fw假设TC 25为正作用如果 T，则介质TC 25TT 25Tm器Tu(t)Fw正作用气关阀冷却剂器放热反应器TTuFmw工艺介质结论：TC 25须为反作用器T回路分析法举例#1蒸汽步骤 1：画回路方块图Tu(t)spTC 22步骤 2：标注除块的正反作用器外的每一方TmRVTT 22T步骤 3：决定负反馈回路器的正反作用以热交换器工艺介质冷凝水D (t)Tspe(t)u(t)TTC 22(+)TC 22 为反作用控制器换热器+_(+)(+)TmTT 22(+)蒸汽阀RV回路分析法举例#2Tsp介质TC 25TT 25TC 25 为反

4、作用控制器。TmTu(t)Fw冷却剂放热反应器(+)()D (t)工艺介质Tspe(t)u(t)TTC 25反应器+_()TmTT 25(+)冷却剂阀FW性能指标B1= nØ 衰减比B2y(tp ) - y(¥) ×100%Ø 超调量s =y(¥)Ø 回复时间tse(¥) = x - y(¥)Ø 余差¥ò偏差平方值=e (t)dt ® min2ISE0¥ò=e(t) dt ® min偏差绝对值IAE0¥ò偏差绝对值与时间乘积的

5、ITAE =te(t) dt ® min0PID器比例器1u(t) = K e(t) + uG (s) = Kd =*100 %c0CCKc比例度比例增益比例增益对性能的影响TO of Liquid Level62Fi(t)60Kc = 0.5y(t)LT 41LC 4158h(t)ysp% TO56Kc = 1.0u(t)% COA54Kc = 2.052Fo(t)50Kc = 4.048Fi(t) 在10 min 时，从10升/min 阶跃增加至11升/min01020Time, min304050%比例增益对性能的影响增益 Kc 增大，系统的调节作用增强，但稳定性下降（稳定时，

6、调节频率提高、余差下降）。比例器u = K (e + 1t edt) + uòc0T0i1G (s) = K (1+)ccT siTi 被称为时间，：分钟或秒性能的影响1对TO of Liquid Level58Fi(t)57y(t)56LT 41LC 41P (Kc=1)h(t)y55% TOsp54u(t)% COA5352Fo(t)51PI (Kc = 1, Ti = 10 min)50set pointFi(t)在10 min 时，从10升/min49阶跃增加至11升/min48010203040506070Time, min%性能的影响2对n 可消除余差，为什么？作用使稳定

7、性下降系统的n时间Ti 越短，作用越强，闭环系统消除余差的速度越快，但系统的稳定性越弱。PID（比例-微分）器n 理论PID器1G (s) = K (1+ T s)Td 为微分时间ccdTs i器n 工业 PIDAd 被称为微分增益。范围为620，10æöçT s +1÷æ1 öGc (s) = Kc çd÷ç1+÷ç Td A s +1÷èTi s øèdøu(t) = K (e(t) + 1t e(t )dt + Tde(t) +

8、u ,cT ò0ddt 0i工业PID器的输入输出响应% TO52讨论Td、Ad 对器输出的51响应set point5049012345% CO67891090Td = 0Td = 2.5 min, Ad = 10 Td = 2.5 min, Ad = 208070Kc = -2, Ti = 10 min6050012345Time, min678910%微分对性能的影响% TO64加热炉63工艺介质T(t)P (Kc =1)62Ti (t)TT 2761PI (Kc =1, Ti = 6 min)ym(t)u(t)60油TO, %set pointPID ( Kc =1, Ti = 6 min,Td = 1.5 min, Ad =10 )59TC 27ysp(t)CO, %580102030Time, min405060Ti(t) 在10 min 时，从50 阶跃增加至60 。%微分对性能的影响n