第1章.4建筑设备自动化技术基础(1812KB).pptVIP

第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 4.比例积分调节(PI) （2）比例积分调节过程 现在仍以换热器为例，分析PI调节过程的进行情况。 现在可从出口水温开始观察，假定它的变化曲线如图所示。μP是PI调节器阀位输出中的比例部分，它与θ曲线成镜面对称;μI是调节器阀位输出的积分部分，它是θ曲线的积分曲线，调节器阀位总输出μPI是μP和μI的叠加。 Qkl是蒸汽带入的热流入量，其变化情况决定于μPI ，并可假定它们之间成正比关系。Qk2是热水带走的热流出量，其变化情况决定于热水流量和热水温度。在水流量阶跃变化后，Qk2与T成正比， Qkl和Qk2 又反过来决定水温T的变化过程。 图中看出，比例部分的阀位输出μPI在调节过程的初始阶段起较大作用，但调节过程结束后又返回到扰动发生前的数值。正是积分部分的阀位输出使调节阀开度最终得以到达抵消扰动所需的位置。残差的消除是PI调节器积分动作的结果。 PI调节引入积分动作带来消除系统残差的好处的同时，却降低了原有系统的稳定性。为保持控制系统原来的衰减率，PI调节器比例带必须适当加大。所以PI调节是在稍微牺牲控制系统的动态品质以换取较好的稳定性能。 第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 4.比例积分调节(PI) （3）积分饱和现象与抗积分饱和的措施 具有积分作用的调节器，只要被调量与设定值之间有偏差，其输出就会不停地变化。如果由于某种原因 (如阀门关闭、泵故障等)，被调量偏差一时无法消除，然而调节器还是要试图校正这个偏差，结果经过一段时间后，调节器输出将进入深度饱和状态，这种现象称为积分饱和。 抗积分饱和的措施：一种办法是由调节器内部实现PI→P调节动作的自动切换。另一种办法是接入外部积分反馈。 t1 t2 图1.34 调节器抗饱和电路 第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 1.4.3 控制器调节特性 及调节方法的选择 5.比例积分微分调节(PID) （1）微分调节的特点 如果调节器能够根据被调量的变化速度来移动调节阀，而不要等到被调量已经出现较大偏差后才开始动作，那么调节的效果将会更好，等于赋予调节器以某种程度的预见性。 这种调节动作称为微分调节，此时调节器的输出与被调量偏差对于时间的导数成正比，即 第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 5.比例积分微分调节(PID) （2）比例微分PD调节规律 PD调节器的动作规律是： δ为比例带，可视情况取正值或负值。TD为微分时间。 按照上式，PD调节器的传递函数应为 第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 5.比例积分微分调节(PID节) 根据PD调节器的斜坡响应也可以单独测定它的微分时间TD ， 如果TD=0即没有微分动作，那么输出μ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，而这段时间就等于TD。因此，PD调节器有导前作用，其导前时间即是微分时间TD 。 图1.35 PD 调节器的单位阶跃响应 图1.36 PD 调节器的斜坡响应 第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 5.比例积分微分调节(PID) （3） 比例微分调节的特点 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。 同一被控对象分别采用P调节器和PD调节器并整定到相同的衰减率时，两者阶跃响应的比较。 适度引入微分动作后，由于可以采用较小的比例带，结果不但减小了残差，而且也减小了短期最大偏差。 图1.37 P和PD调节系统调节过程的比较 第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 5.比例积分微分调节(PID) （4）比例积分微分调节规律 将P、I、D三种调节作用结合起来，构成PID调节。 PID调节器的动作规律是 式中δ、TI，和TD参数意义与PI、PD调节器同。 PID调节器的传递函数为： 第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 1.4.3 控制器调节特性 及调节方法的选择 图1.40表示了同一对象在相同阶跃扰动下，采用不同调节动作时具有同样衰减率的响应过程。 图1.39 PID调节器的单位阶跃响应 图1.40 各种调节动作所对应的响应过程 1—比例调节 2—积分调节 3—比例积分调节 4—比例为分调节 5—比例积分微分调节 第1章 建筑设备自动化控制技术基础 * 1.4.3 控制器调节特性 及调节方法的选择 通常，选择调节器动作规律时应根据对象特性、负荷变化、主要扰动和系统控制要求等具体情况，同时还应考虑系统的经济性以及系统投入方便等。 (1)广