基本过程控制系统要点详解.ppt

2）双参数调节器的参数整定 （1）PI调节 由频率特性方程组 ，因此得到的解是多组解 解三个变量 ψ=0 ψ=0.75 ψ=0.9 TI=常数 (a)有自平衡能力的多容对象; (b)无自平衡能力的多容对象 ψ=0.75 ψ=0.9 ψ=0 s0 s0 s1 s1 PD控制系统的等衰减率曲线 (n-1)阶对象 n阶对象 (b) Td=T (a) （2）PD调节 由频率特性方程组 ，因此得到的解是多组解 解三个变量 PI调节 PD调节 综上分析可看到，用这种理论的整定方法整定调节器参数，当调节器的参数超过一个时，整定是非常麻烦的，计算量很大实用价值不高。但它可建立调节器整定参数与被控对象动态特性参数之间的关系，为工程整定的经验公式提供理论依据。 §3-3 工程整定方法 1.动态特性参数法（离线整定、开环整定） 自衡对象： 非自衡对象： 齐勒格(Ziegler)-尼科尔斯(Nichols)整定公式（ψ=0.75） δ TD TI P PI PID 规律 参数 齐勒格-尼科尔斯整定公式比较粗糙，经过不断改进，广为流传的是科恩-库恩公式（自衡对象ψ=0.75） 2.稳定边界法（临界比例带法）闭环试验法 δ TD TI P PI PID 规律 参数 Tcr 使调节器为纯比例规律，且比例带较大； 使系统闭环，待稳定后，逐步减小比例带，当系统出现等幅震荡时，计下 GC(s) GP(s) r y e u Wo(s) 查表 注意： 适于临界稳定时振幅不大，周期较长（Tcr30s）的系统，对象的τ和T较小不适用； T较大的单容对象因采用P调节时，系统永远稳定，也不适用 对于非自衡对象，所得到的调节器参数将使系统的衰减率0.75 对于自衡对象，所得到的调节器参数将使系统的衰减率0.75 对于某些中性稳定对象，不能使用此法 3.衰减曲线法 闭环试验法 使调节器为纯比例规律，且比例带较大； 使系统闭环，待稳定后，逐步减小比例带，当系统出现衰减震荡时（ψ=0.75 ，ψ=0.9） ，计下 GC(s) GP(s) r y e u Wo(s) Ts Tr 查表 δ TD TI P PI PID 规律 参数 Ψ=0.75 Ψ=0.9 δ TD TI P PI PID 规律 参数 注意：对于扰动频繁而过程又较快的系统，Ts的测量不易准确，因此给参数整定带来误差。 4.经验法 先根据经验确定一组调节器参数，并将系统投入闭环运行，然后人为加入阶跃扰动（通常为调节器设定值扰动），观察被调量或调节器输出曲线变化，并依照调节器各参数对调节过程的影响，改变相应的参数，一般先整定δ，再整定TI和TD，如此反复试验多次，直到获得满意的阶跃响应曲线为止。 对象 参数 δ/% TI/min TD /min 温度 压力 流量 液位 100~200 100~300 100~300 80~200 3~30 0.4~3 0.1~1 0.5~3 经验法调节器参数经验数据 设定值扰动下整定参数对调节过程的影响 对象 参数 δ↓ TI↓ TD ↑ 稳态误差 衰减率 振荡频率 ↓ ↓ ↑ - ↓ ↑ - ↑ ↑ 不同的整定方法按相同的衰减率整定，得到不相同参数整定值。 5. 按误差性能指标整定 对于定值系统，设计表达式： 对于随动系统，设计表达式： 设对象为： 调节器待整定参数为： （1）若调节器的控制规律为： 基于ITAE性能指标的调节器参数整定计算表 0.929 0.308 -0.147 0.796 -0.85 0.965 PID - - -0.165 1.03 -0.916 0.586 PI 定值 系统 0.995 0.381 -0.732 0.842 -0.947 1.357 PID - - -0.680 0.674 -0.977 0.859 PI 随动 系统 F E D C B A 控制 规律 系统 （2）若调节器的控制规律为PID,且： 0.8641 0.5457 -0.1815 1.1267 -1.0309 0.7196 ISE 0.8780 0.5477 -0.9548 0.7987 -0.8971 1.1191 ISE 1.0081 0.4284 0.0286 0.9978 -0.8037 1.1276 ITAE 1.0843 0.5081 0.0954 0.9895 -1.0443 0.65 IAE 定值 系统 1.0383 0.5714 -0.7095 1.1431 -1.0640 0.7790 ITAE 0.8982 0.5997 -1.0521 0.9103 -0.7617 0.9809 IAE 随动 系统 F E D C B A 控制 规律 系统 （3）若调节器的控制规律为PID,且： 0.2457