过程控制工程3.控制系统性能指标与PID控制律.pptVIP

PID 反馈控制器 基本要求 掌握单回路控制器“正反作用”的选择原则； 掌握单回路控制系统的常用性能指标； 掌握PID控制律的意义及与控制性能的关系。 控制器的“正反作用”选择问题 控制器的“正反作用”选择 控制器的作用方向选择：假设检验法 控制器的作用方向选择：回路判别法 控制系统的性能评价 控制系统常用的性能指标 纯比例控制器 控制器增益 Kc或比例度δ对系统性能的影响：增益 Kc 的增大（或比例度δ下降），使系统的调节作用增强，但稳定性下降（当系统稳定时，调节频率提高、最大偏差下降）； 比例增益对控制性能的影响 比例积分控制器 积分时间Ti 对系统性能的影响 引入积分作用的根本目的是为了消除稳态余差，但使控制系统的稳定性下降。当积分作用过强时（即Ti 过小），可能使控制系统不稳定。 积分作用对控制性能的影响 理想的比例积分微分控制器 微分时间Td 对系统性能的影响 微分作用的增强（即Td 增大），从理论上讲使系统的超前作用增强，稳定性得到加强，但高频噪声起放大作用。对于测量噪声较大的对象，需要引入测量信号的平滑滤波；而微分作用主要适合于特性一阶滞后较大的广义对象，如温度、成份等。 微分作用对控制性能的影响 实际的比例积分微分控制器 结论 介绍了单回路控制器“正反作用”的选择原则； 描述了单回路系统的常用性能指标； 讨论了PID控制律的意义及与控制性能的关系。 控制器的“正反作用”选择 * * 问题：如何构成一个负反馈控制系统？ 定义：当被控变量的测量值增大时，控制器的输出也增大，则该控制器为“正作用”；否则，当测量值增大时，控制器输出反而减少，则该控制器为“反作用”。 选择要点：使控制回路成为“负反馈”系统。选择方法为： （1）假设检验法，先假设控制器的作用方向，再检查控制回路能否成为“负反馈”系统； （2）回路判别法，先画出控制系统的方块图，并确定回路除控制器外的各环节作用方向，再确定控制器的正反作用。 根据控制阀的“气开气关”的选择原则，该阀应选“气开阀”，即： u↑→ Rf↑. (Why ?) 假设温度控制器为正作用，即：Tm↑→ u↑；则 结论：该控制器的作用方向不能为正作用，而应为反作用. 回路判别法的要点： （1）反馈回路中负增益环节（包括比较器）数为奇数； （2）对控制器而言，“正作用”是指Tm↑→ u↑。 讨论：如何评价或比较不同控制系统的性能？ 稳态余差： 衰减比： 振荡周期T， 调节时间 ts. 上升时间 tr, 峰值时间 tp. 问题：控制作用的变化过大，对噪声敏感，如何克服？ 其中Ad 为微分增益 问题: 如何选择控制阀的 “气开气关”？ 如何选择温度控制器的正反作用，以使闭环系统为负反馈系统？