第2章_过程装备控制基础-222.pptVIP

2.2.2 调节器的调节规律 位式调节的特点： （断续调节） 优点：结构简单、成本较低、使用方便、对配用的调节阀无任何特殊的要求。 缺点：被控变量总在波动，控制质量不高。当被控对象纯滞后较大时，被控变量波动幅度较大。 因此，在控制要求稍高的场合，不宜使用。 ●比例调节的显著特点是有差调节。 工业过程在运行中经常会发生负荷变化。 如果采用比例调节，则在负荷扰动（干扰）下要建立新的平衡，调节器必须要有输出（使操纵量变化去平衡干扰），因而也就必须要有偏差。这就是所谓的有差调节。 例：一台DDZ-Ⅲ型温度比例控制器，测温范围为200～1200℃。当温度给定值由800℃变动到850℃，其输出由12mA变化到16mA。试求该控制器的比例度及放大系数。 解：根据比例度的定义： 减小比例度会使系统的稳定性和动态性能变差，但可相应地减小余差，提高静态精度。所以比例度的设置必须合理。 应用场合： 比例调节是最基本、最主要、应用最普遍的调节规律，具有控制及时、克服偏差有力的特点。 通常适用于干扰少、扰动幅度小、负荷变化不大、滞后较小或者控制精度要求不高的场合。 PD调节器的斜坡响应 如果TD =0，即没有微分动作，那么输出将按虚线变化。可见，微分动作的引入使输出的变化提前一段时间发生，而这段时间就等与TD 。 PD调节器有超前作用，其超前时间即是微分时间TD。 PD调节响应曲线 （3）PD调节的特点 ●在稳态下，de/dt=0，PD调节器的微分部分输出为零，因此PD调节也是有差调节，与P调节相同。 ●微分调节动作总是力图抑制振荡，它能提高控制系统稳定性。适度引入微分动作可以采用较小的比例度，结果不但减小了残差，而且也减小了最大偏差，提高了振荡频率。 ●微分动作太强容易导致调节阀开度向两端饱和。因此，在PD调节中总是以比例调节为主，微分调节为辅。 ●PD调节器的抗干扰能力很差，不能应用于被调量的变化非常平稳的过程，一般不用于流量和液位控制系统。 P调节与PD调节的比较 工业上实际采用的PID调节器如DDZ型调节器，其传递函数为 PID参数对系统动静态特性的影响 ◆比例度过小时，比例控制作用很强，系统易产生振荡； ◆积分时间过小时，积分控制作用很强，易产生振荡； ◆微分时间过大时，微分控制作用过强，易产生振荡。 2.2.3 调节器参数的工程整定 调节器控制规律的选择 另一方法：如果被控对象传递函数可以用 近似，可根据τo/To 比值来选择调节器的控制规律 即当 时，选用比例或比例积分控制规律； 当 时，选用比例积分或比例积分微分控制规律； 当 时，采用单回路控制系统往往已不能满足工艺要求，应根据具体情况采用其他控制方式，如串级、前馈、采样等控制方式。 2.2.3 控制器参数的整定 当一个控制系统设计安装完成后，系统各个环节以及被控对象各通道的特性就不能再改变了，而唯一能改变的就是控制器的参数，即控制器的比例度?、积分时间TI、微分时间TD（和采样周期Ts）。通过改变这几个参数的大小就可以改变整个系统的性能，获得较好的过渡过程和控制质量。 调节器待整定参数：比例度δ、积分时间TI和微分时间TD； 调节器参数整定的目的：按照已定的控制系统，求取控制系统质量最好的调节器参数，使系统达到满意的控制品质。 一、整定方法 整定调节器参数的方法很多，归纳起来可分为两大类，即理论计算整定法和工程整定法： 理论计算整定法：有对数频率特性法、根轨迹法等； 计算整定法特点： 必须知道被控对象的特性，然后通过理论计算来求取调节器的最佳参数，因此在实际工程应用中使用受限，一般适用于科研工作中做方案比较用。 工程整定法：有经验法、衰减曲线法、临界比例度法 工程整定法特点 不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中进行现场整定。方法简单；计算简便；易于掌握。一种近似方法，整定获得参数相对最佳。 二、控制器参数整定 （1）控制器参数的经验整定法 经验试凑法就是根据被控变量的性质在已知合适的参数 (经验参数)范围内选择一组适当的值作为调节器当前的参数值，然后直接在运行的系统中，人为地加上阶跃干扰，通过观察记录仪表上的过渡过程曲线，并以比例度、积分时间、微分时间对过渡过程的影响为指导，按照某种顺序反复试凑比例度、积分时间、微分时间的大小，直到获得满意的过渡过程曲线为止。 依据：同一类别的参数系统，对象特性比较接近，与之相适应的调节规律及相关整定参数可相互参考。 特点：简单可靠，容易掌握，适用于各种系统。特别是对于外界干