換熱器溫度控制系統(tǒng)

1、1. E-0101B 混合加熱器設(shè)計(jì)為確?；旌霞訜崞鳎‥-0101B）中MN（亞硝酸甲酯），C0（ 氧化碳）的出口溫度為408K, 選用0.68Mpa,408K的加熱蒸汽加熱入口溫度為294K的工藝介質(zhì)。為保證生成物的產(chǎn)量，質(zhì) 量,及最終生成物的轉(zhuǎn)化率,且工藝介質(zhì)較穩(wěn)定,蒸汽源壓力較小,變化不大,因此針對(duì)此 實(shí)際情況,最后確定設(shè)計(jì)一個(gè)換熱器的反饋控制方案。1.1 換熱器概述換熱器工作狀態(tài)如何 , 可用幾項(xiàng)工作指標(biāo)加以衡量。 常用的工作指標(biāo)主要有漏損率、 換熱 效率和溫度效率。它們比較全面的說(shuō)明了換熱器的特點(diǎn)和工作狀態(tài),在生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中了 解這些指標(biāo),對(duì)于換熱器的管理和改進(jìn)都是必不可少的。換熱

2、器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備,又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、 動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位,其在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷 卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等,應(yīng)用廣泛。換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上 流體間實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備,是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流 體,使流體溫度達(dá)到流程規(guī)定的指標(biāo),以滿足工藝條件的需要,同時(shí)也是提高能源利用率的 主要設(shè)備之一。1.2 換熱器的分類適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器,結(jié)構(gòu)型式也不同,換熱器的具體分類如下：一 按傳熱原理分類：間壁式換熱器,蓄熱式換熱器,流體連接間接式換熱器

3、,直接接觸式換熱器,復(fù)式換熱器二 按用途分類：加熱器,預(yù)熱器,過(guò)熱器,蒸發(fā)器三、按結(jié)構(gòu)分類：浮頭式換熱器，固定管板式換熱器，U形管板換熱器，板式換熱器等此設(shè)計(jì)要求是將進(jìn)料溫度都為 297.99K的MN（亞硝酸甲酯）和CO（氧化碳）加熱到出 口溫度為473K,所以我們經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，綜合比較之后選擇了管殼式(又稱列管式)換熱器 管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管 束或者螺旋管，管束兩端固定于管板上。在管殼換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體，一種在管內(nèi) 流動(dòng)，其行程稱為管程；一種在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。1.3換熱器的用途換熱器又叫做熱交

4、換器(heat exchanger)，是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè) 部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。進(jìn)行換熱的目的主要有下列四種：.使工藝介質(zhì)達(dá)到規(guī)定的溫度，以使化學(xué)反應(yīng)或其他工藝過(guò)程很好的進(jìn)行；生產(chǎn)過(guò)程中加入吸收的熱量或除去放出的熱量，使工藝過(guò)程能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行；某些工 藝過(guò)程需要改變無(wú)聊的相態(tài)； 回收熱量。由于換熱目的的不同，其被控變量也不完全一樣。在大多數(shù)情況下，被控變量是溫度， 為了使被加熱的工藝介質(zhì)達(dá)到規(guī)定的溫度，常常取出溫度問(wèn)被控溫度、調(diào)節(jié)加熱蒸汽量使工 藝介質(zhì)出口溫度恒定。對(duì)于不同的工藝要求，被控變量也可以是流量、壓力、液位等。1.4換熱器的工作原理及工藝

5、流程圖換熱器的溫度控制系統(tǒng)換熱器工作原理工藝流程如下：冷流體和熱流體分別通過(guò)換熱器 的管程和殼程，通過(guò)熱傳導(dǎo)，從而使熱流體的出口溫度降低。熱流體加熱爐加熱到某溫度， 通過(guò)循環(huán)泵流經(jīng)換熱器的管程，出口溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。冷流體通過(guò)多級(jí)離心泵流經(jīng)換 熱器的殼程。在換熱器的冷熱流體進(jìn)口處均設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)閥，可以調(diào)節(jié)冷熱流體的大小。圖1換熱器溫度控制系統(tǒng)工藝流程圖從傳熱過(guò)程的基本方程式可知，為了保證出口的溫度平穩(wěn)，滿足工藝生產(chǎn)的要求，必須對(duì)傳熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)傳熱量有以下幾條途徑：、調(diào)節(jié)載熱體的流量。調(diào)節(jié)載熱體流量大小，其實(shí)只是改變傳熱速率方程中的傳熱系 數(shù)k和平均溫差 Tm對(duì)于載熱體在加熱過(guò)程中不發(fā)

6、生相變的情況，主要是改變傳熱速率方 程的熱系數(shù)K;而對(duì)于載熱體在傳熱過(guò)程中發(fā)生相變的情況， 主要是改變傳熱方程中的 Tm、調(diào)節(jié)傳熱平均溫差 Tm這種控制方案滯后較小反應(yīng)迅速，應(yīng)用比較廣泛。、調(diào)節(jié)傳熱面積F。這種方案滯后較大，只有在某些必要的場(chǎng)合才采用。、將工藝介質(zhì)分路。該方案是一部分工藝介質(zhì)經(jīng)換熱，另一部分走旁路。在設(shè)計(jì)傳熱設(shè)備自動(dòng)化控制方案時(shí)，要視具體傳熱設(shè)備的特點(diǎn)和工藝條件而定。而在某 些場(chǎng)合，當(dāng)被加熱工藝介質(zhì)的出口溫度較低，采用低壓蒸汽作載熱體，傳熱面積裕量又較大 時(shí)，為了保證溫度控制平穩(wěn)及冷凝液排除暢通，往往以冷凝器流量作為操縱變量，調(diào)節(jié)傳熱 面積，以保持出口溫度恒定。2. 控制系統(tǒng)2

7、.1控制系統(tǒng)的選擇由于本次設(shè)計(jì)的任務(wù)控制換熱器被加熱物料出口溫度，工藝過(guò)程主要就是冷熱流體熱交 換，且外來(lái)干擾因素主要是載熱體的流量變化，故選擇單回路控制系統(tǒng)便可以達(dá)到預(yù)定的控 制精度。2.2工藝流程圖和系統(tǒng)方框圖單回路控制系統(tǒng)又稱為簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，是有一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)元件及變送器、一 個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)控制器所構(gòu)成的閉合系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于分析設(shè)計(jì)，投資 少、便于施工，并能滿足一般的一般生產(chǎn)過(guò)程的控制要求，因此在生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)圖 2、 單回路控制系統(tǒng)方框圖其中，被控變量：被加熱物料的出口溫度； 操縱變量：載熱體的流量。如圖所示： 測(cè)量元件及變送器對(duì)冷物料出口溫度進(jìn)行測(cè)量

8、， 得到測(cè)量值 Ym 并傳送給調(diào)節(jié)器， 調(diào)節(jié)器 把Ym與內(nèi)部給定值 Ys比較得到偏差信號(hào) e按一定的調(diào)節(jié)運(yùn)算規(guī)律計(jì)算出控制信號(hào)，并將控制信u號(hào)傳送給執(zhí)行器，執(zhí)行器接收到控制信號(hào) U,自動(dòng)的改變閥門的開度，改變蒸汽的流量。2.3 、被控對(duì)象特性研究換熱器是傳熱設(shè)備中較為簡(jiǎn)單的一種， 也是最常見的一種。 通常它兩側(cè)的介質(zhì) （ 工藝介質(zhì) 和載熱體 ）在換熱過(guò)程中均無(wú)相變。 換熱器換熱的目的是保證工藝介質(zhì)加熱 （或冷卻）到一定溫 度。為保證出口溫度平穩(wěn)，滿足工藝要求，必須對(duì)傳遞的熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.4 被控變量的選擇影響一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程正常操作的因素很多 ,但并非對(duì)所有影響因素都要進(jìn)行控制 . 被控參數(shù) 是

9、一個(gè)輸出參數(shù) ,應(yīng)為獨(dú)立變量 , 與輸入量之間應(yīng)有單值函數(shù)關(guān)系 . 對(duì)于換熱器過(guò)程控制系統(tǒng) , 人們最關(guān)心的是對(duì)換熱器中介質(zhì)即冷流體的溫度和壓力的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié) ,而在這兩項(xiàng)當(dāng)中 , 溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)又處于首位 .因?yàn)槌隹谒疁刂苯佑绊懏a(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、效率及安全性 ,即本系 統(tǒng)把換熱器出口水溫作為被控參數(shù) .2.5 操縱變量的選擇在控制系統(tǒng)中，用來(lái)克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量就是操縱變量。 將出口溫度維持在一定值，影響冷物料出口溫度的有很多因素，比說(shuō)冷物料的流量，載熱體 的流量，載熱體的溫度等。冷物料是工藝所需要的，不能選用冷物料作為被控變量，而若選 載熱體溫度作為操縱變量，改變其

10、溫度還需改變其他工藝過(guò)程如鍋爐的溫度，考慮工藝合理 性，我選擇對(duì)熱流體流量進(jìn)行控制，保證出口溫度的穩(wěn)定。2.6 被控對(duì)象特性換熱器系統(tǒng)在連續(xù)生產(chǎn)中，其控制原理可通過(guò)熱量平衡方程和傳熱速率方程來(lái)分析，這4個(gè)方案的控制流程圖如圖311為了處理方便，不考慮傳熱過(guò)程中的熱損失，根據(jù)能量守恒定律，熱流體失去的熱量應(yīng) 該等于冷流體吸收的熱量，熱量平衡方程為：q=G iC( Tii- Tio)G 2。2( T20- T2)式中，q為傳熱速率(單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量)；G為質(zhì)量流量；c為比熱容；T為溫度。式中 的下標(biāo)處1為載熱體；2為冷流體；i為入口； o為出口。傳熱過(guò)程中的傳熱速率為：q KF T式中，K為傳

11、熱系數(shù)；F為傳熱面積； T為兩流體間的平均溫差其中，平均溫差 T對(duì)于逆流、單程的情況為對(duì)數(shù)平均值:(Tii-TO - (To-T2)TT21 Ti toInT2o Ei1 =Tli Tl。3時(shí)，其誤差在5沖內(nèi)，可采用算術(shù)平均值來(lái)代替，算術(shù)平均值表示為:T2o T2i(Tii-G + (T2o-T2由于冷流體間的傳熱既符合熱量平衡方程，又符合傳熱速率方程，因此有下列關(guān)系G2C2(T2o-T2i)=KF T整理后得T2oKF TG 2。2從上式可以看出，在傳熱面積F、冷流體進(jìn)口流量G2、溫度T2i和比熱容c 一定的情況下， 影響冷流體出口溫度的因素主要是傳熱系數(shù)K以及平均溫差 T o2.7調(diào)節(jié)器調(diào)

12、節(jié)規(guī)律的選擇調(diào)節(jié)器的作用是對(duì)來(lái)自變送器的測(cè)量信號(hào)與給定值比較所產(chǎn)生的偏差e(t)進(jìn)行比例(P)、比例積分(PI)、比例微分(PD)或比例積分微分(PID)運(yùn)算，并輸出信號(hào)到執(zhí)行器。選擇調(diào)節(jié)器 的控制規(guī)律是為了使調(diào)節(jié)器的特性與控制過(guò)程的特性能很好配合，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能滿足生 產(chǎn)工藝對(duì)控制質(zhì)量指標(biāo)的要求。比例控制規(guī)律(P)是一種最基本的控制規(guī)律，其適用范圍很廣。在一般情況下控制質(zhì)量較 高，但最后有余差。對(duì)于過(guò)程控制通道容量較大，純時(shí)延較小，負(fù)荷變化不大，工藝要求又 不太高的場(chǎng)合，可選用比例控制作用。比例控制規(guī)律(P)的微分方程數(shù)學(xué)模型為：u(t) kpe(t)比例積分(pi)控制規(guī)律，結(jié)合了比例控

13、制反應(yīng)快，積分控制能消除余差。但是當(dāng)過(guò)程控制 通道的純時(shí)延和容量時(shí)延都較大時(shí)，由于積分作用容易引起較大的超調(diào)，可能出現(xiàn)持續(xù)振蕩， 所以要盡可能避免用比例積分控制規(guī)律，不然會(huì)降低控制質(zhì)量。通常對(duì)管道內(nèi)的流量或壓力 控制，采用比例積分作用其效果甚好，所以應(yīng)用較多。比例積分(pi)控制規(guī)律的微分方程數(shù)學(xué)模型為：i tu(t) kpe(t)Ti 0e(t)dt比例微分(PD)控制規(guī)律，由于引入微分，具有超前作用，對(duì)于被控過(guò)程具有較大容量時(shí) 延的場(chǎng)合，會(huì)大大改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量。但是對(duì)于時(shí)延很小，擾動(dòng)頻繁的系統(tǒng)，由于微分作 用會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)發(fā)生事故，所以應(yīng)盡可能不用微分作用。比例微分(P

14、D)控制規(guī)律的微分方程數(shù)學(xué)模型為：曲)kpe(t)TdddLI比例積分微分(PID)作用是一種理想的控制作用，一般均能適應(yīng)不同的過(guò)程特性。當(dāng)要求 控制質(zhì)量較高時(shí)，可選用這種控制作用的調(diào)節(jié)器。比例積分微分(PID)控制規(guī)律的微分方程數(shù)學(xué)模型為：1 tde(t)u(t)kpe(t)t? oe(t)dt Tdep其中：u(t) ：為調(diào)節(jié)器的輸出號(hào)k p ：放大倍數(shù)Ti ：積分時(shí)間常數(shù)Td ：微分時(shí)間常數(shù)e(t) ：設(shè)定值與測(cè)量值偏差信號(hào)通過(guò)以上幾種調(diào)節(jié)規(guī)律的分析及本系統(tǒng)是溫度控制為被控參數(shù)，溫度檢測(cè)本身具有滯后性，為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)選用比例積分微分 (PID)控制規(guī)律。3、過(guò)程檢測(cè)控制儀表的選

15、用3.1 測(cè)溫元件及變送器根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐和現(xiàn)場(chǎng)使用條件以及儀表的性能，我們選用普通熱電偶測(cè)溫儀表。熱電偶溫度儀表是基于熱電效應(yīng)原理制成的測(cè)溫儀器，它由熱電偶、電測(cè)儀表和連接導(dǎo)線組成，其 核心元件是熱電偶。熱電偶溫度計(jì)有以下特點(diǎn)： 測(cè)溫精度高、性能穩(wěn)定； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，產(chǎn)品互換性好； 將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，便于信號(hào)遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量； 測(cè)溫范圍廣，可達(dá)-2002000 C； 形式多樣，適用于多種測(cè)溫條件；被控溫度在500C以下，由1表3-5選用鉑熱電阻溫度計(jì)，為了提高檢測(cè)精度，應(yīng)采用三 線制接法，并配用DDZ型熱電偶溫度變送器。DDZ-IH型熱電偶溫度變送器主要性能指標(biāo)如下： 測(cè)量范圍

16、 最小量程3mV最大量程60mV零點(diǎn)遷移-50+50mV 基本誤差0.5% 溫度特性 環(huán)境溫度每變化25 E，附加誤差不超過(guò)千分之五。 恒流性能 當(dāng)負(fù)載電阻在0100Q范圍變化時(shí)，附加誤差不超過(guò)千分之五。 防爆指標(biāo) 結(jié)構(gòu)為安全火花型；防爆等級(jí)為 HM e；防爆額定電壓為220V AC/DC其優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)： 采用了低漂移、高增益的線性集成電路，提高了儀表的可靠性、穩(wěn)定性和各項(xiàng)性能指標(biāo)。 在熱電偶溫度變送器中用線性化電路，使變送器輸出信號(hào)與被測(cè)溫度信號(hào)保持了線性關(guān) 系。 線路中采取了安全火花防爆措施，兼有安全柵的功能。3.2執(zhí)行器根據(jù)生產(chǎn)工藝原則以及被控介質(zhì)特點(diǎn)，選用電動(dòng)執(zhí)行器。電動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行

17、機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（閥體）兩部分組成。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)又可分為角行程（DKJ型）和直行程（DKZ型）兩種， 原理和電路原理完全相同，只是輸出機(jī)械傳動(dòng)部分有所區(qū)別。按照特性不同，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 可分為比例式和積分式。根據(jù)工藝條件及流體特性，我選用直行程（DKZ型）比例式電動(dòng)執(zhí)行器，其輸出直線位移與輸入電流信號(hào)成正比。DKZ系列直行程電動(dòng)執(zhí)行器是由 DKZ直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與直通單座調(diào)節(jié)閥或直通雙座 調(diào)節(jié)閥組裝而成的，具有推力大、定位精度高、反應(yīng)速度快、滯后時(shí)間少、能源消耗低、安 裝方便、供電簡(jiǎn)便、在電源突然斷電時(shí)能自動(dòng)保持調(diào)節(jié)閥原來(lái)的位置等特點(diǎn)。DKZ系列直行程電動(dòng)執(zhí)行器主要技術(shù)參數(shù)輸入信號(hào)010mA.D

18、C 420mA.DC輸入電阻200Q（n 型）、250型）輸入通道3個(gè)隔離通道基本誤差2.5%回差1.5死區(qū)3%（ 13% 調(diào)）純滯后1s電源電壓220V.AC、50Hz使用環(huán)境條件環(huán)境溫度執(zhí)行機(jī)構(gòu) -10+55 C相對(duì)溫度執(zhí)行機(jī)構(gòu) 95%型號(hào)規(guī)格表機(jī)座號(hào)型號(hào)出軸推力（N）出行程（mr）i全程時(shí)間（s）IDKZ-310CDKZ-310BC40001081612.52520DKZ-410CDKZ-410BC640040326048nDKZ-510CDKZ-510BC1600603710062流體流經(jīng)閥體是的阻力損失為局部阻力損失，所以對(duì)不可壓縮流體而言，流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)的阻力損失為Pv22gP1

19、-P2式中一一調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)；流過(guò)閥的流體平均流速;Pi閥前壓力；P2閥后壓力;閥體體積流量qv，接管截面積為A,則qvAqvA2( Pi -P2)由該式可見，在調(diào)節(jié)閥口徑一定,P/也不變的情況下，流量qv僅隨阻力系數(shù)的變化而變化。當(dāng)移動(dòng)閥芯使開度改變時(shí)，阻力系數(shù)也隨之變化，從而改變了流量qv的大小，達(dá)到了調(diào)節(jié)流量的目的3.3調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器又稱控制器，是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心儀表，其作用是將參數(shù)測(cè)量值和規(guī)定的 參數(shù)值相比較后，得出被調(diào)量的偏差，再根據(jù)一定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出信號(hào)，從而推動(dòng)執(zhí)行 器工作，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。目前在中國(guó)工業(yè)上廣泛應(yīng)用的 DDZ-m型電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表具有良好的性能，且采

20、取安全火花 型防爆措施，具有先進(jìn)可靠的防爆結(jié)構(gòu)。選用DTZ-2100型全刻度指示調(diào)節(jié)器DTZ-2100型全刻度指示調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)輸入信號(hào)15V.DC內(nèi)給疋信號(hào)15V.DC外給定信號(hào)420mA.DC調(diào)節(jié)作用（比例+積分+微分）比例帶：2500%積分時(shí)間：0.012.5分微分時(shí)間：0.0410分（可切除）輸入、給疋指示表指示范圍：0100%,誤差：1%輸出指示表指示范圍：0100%,誤差：25%輸出信號(hào)420mA.DC負(fù)載電阻250750Q工作條件環(huán)境溫度：045 C工作振動(dòng)：頻率25Hz3.4、儀表型號(hào)清單列表儀表型號(hào)清單元件型號(hào)輸入信號(hào)范圍數(shù)量熱電偶溫度變送器SBWR/Z360mV1執(zhí)行器DK

21、Z420mA.DC1調(diào)節(jié)器DTZ-210015V.DC14、系統(tǒng)方框圖根據(jù)換熱器出口溫度單回路控制方案圖可得方塊圖如下:換熱器出口溫度單回路控制圖165、調(diào)節(jié)控制參數(shù)，進(jìn)行參數(shù)整定及系統(tǒng)仿真，分析系統(tǒng)性能5.1調(diào)節(jié)控制參數(shù)1. 變送測(cè)量環(huán)節(jié)可用一階環(huán)節(jié)來(lái)近似表示:Gm(S)TmS1IFT式中，與測(cè)量?jī)x表的量程有關(guān)； 0為流量測(cè)量環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，單位為分(min)。在 實(shí)際過(guò)程中這些參數(shù)基本不變。假設(shè)有眾耳=10%/( T/hr )2. 假設(shè)執(zhí)行器(調(diào)節(jié)閥)為近似線性閥，其動(dòng)態(tài)滯后忽略不計(jì)，而且Gv(s)他 Kv 1u(s)3. 對(duì)于該控制系統(tǒng)，假設(shè)控制通道與擾動(dòng)通道的動(dòng)態(tài)特性可表示為G pc(

22、s)T(s)fv(s)K ppseTps11e2s 1Gpd (s)T(s)麗Kd1調(diào)節(jié)器選定PID調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為Gc(s)二Kp1Td(s)T|(s)5式中Kp為比例系數(shù)；T1為積分時(shí)間；Td為微分時(shí)間。為使系統(tǒng)獲得良好的控制品質(zhì),需要確定PID控制器的一些參數(shù)，而這些參數(shù)很難由計(jì)算獲得，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)采用飛升曲線 確定該對(duì)象慣性時(shí)間和純滯后時(shí)間。由傳函的出各參數(shù)的關(guān)系如下式：Kp -丁 罟；Td Kd。5.2 PID參數(shù)整定及系統(tǒng)仿真PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp積分時(shí)間Ti和微分時(shí)間Td,改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，使系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求。一般可以通過(guò)

23、理論計(jì) 算確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比 例帶法和反應(yīng)曲線法。臨界比例度法：首先求取在純比例作用下的閉環(huán)系統(tǒng)為等幅振蕩過(guò)程時(shí)的比例度和振蕩 周期Tk,然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出相應(yīng)的調(diào)節(jié)器參數(shù)。通常將等幅振蕩下的比例度和振蕩周 期分別稱為臨界比例度和臨界周期。臨界比例度法便于使用，而且在大多數(shù)控制回路中能得 到較好的控制品質(zhì)。臨界比例度法整定參數(shù)的具體步驟是：將調(diào)節(jié)器的積分作用和微分作用全部除去，在純 比例的情況下，按比例增益 Kc從小到大的變化規(guī)律，對(duì)應(yīng)于每一個(gè) Kc做小幅度的設(shè)定值階 躍變化，直到獲得等幅振蕩過(guò)渡過(guò)程曲線，在 MATLAB的Simulink工具箱組件中進(jìn)行系統(tǒng) 的仿真 如下圖：根據(jù)仿真調(diào)試的結(jié)果出現(xiàn)等幅震蕩時(shí)，Kc =100,周期時(shí)間T=0.8s ,根據(jù)臨界比例度法整定參數(shù)取 Kc =15, Ti=0.5T=0.4s, Td =0.12T=0.096s，仿真圖如下:Function Block Parameter: PI