最新控制回路參數(shù)整定精品課件ppt教學(xué)文案

1、控制回路參數(shù)整定被控對象被控對象：自控系統(tǒng)中被控制的工藝管道、設(shè)備或機(jī)器都稱為被控對象。例如反應(yīng)釜、緩沖罐、機(jī)組等。被控變量被控變量：是被控對象的一個(gè)參數(shù)。就是自動控制系統(tǒng)需要維持穩(wěn)定的變量，比如反應(yīng)釜溫度、緩沖罐壓力、塔底液位等。設(shè)定值設(shè)定值(SP)：對被控變量的要求值叫設(shè)定值。測量值（測量值（PV）：利用檢測元件測得被控變量的值，叫測量值偏差（偏差（e）:測量值與設(shè)定值的差叫偏差。擾動作用擾動作用：在生產(chǎn)過程中，破壞生產(chǎn)平衡狀態(tài)，引起被控變量偏離設(shè)定值的各種作用，叫作擾動作用。例如調(diào)節(jié)閥前后壓差變化引起液位偏離設(shè)定值?？刂谱饔每刂谱饔茫鹤钥叵到y(tǒng)使被控變量回到給定值而對被控變量實(shí)施影響作用叫

2、控制作用?？刂谱兞靠刂谱兞浚罕蛔钥叵到y(tǒng)用來施加控制作用的變量叫控制變量。就是調(diào)節(jié)閥控制的變量。比例帶（比例帶（Kp）它依據(jù)“偏差的大小”來動作。它的輸出的變化量與輸入偏差變化量的大小成比例。Kp=e/P*100% 1計(jì)算公式KpP：控制器輸出的變化量的%e：控制器輸入的變化量的%P=e*1/Kp 2比例環(huán)節(jié):對偏差瞬間作出快速反映.偏差一旦產(chǎn)生,控制器立即產(chǎn)生控制作用,使被控制量向減少偏差的方向變化. 比例控制作用的強(qiáng)弱起決于比例帶值。比例調(diào)節(jié)功能比例調(diào)節(jié)功能P用調(diào)節(jié)器輸入偏差信號變化的相對值與輸出信號變化的相對值之比的百分?jǐn)?shù)。比例帶是調(diào)節(jié)回路參數(shù)設(shè)定的基礎(chǔ)。增大比例帶，它意味比例作用減弱；反

3、之，減小比例帶，增強(qiáng)調(diào)節(jié)作用。比例作用弱，曲線飄逸，不能回到給定值上。比例作用過強(qiáng)，曲線發(fā)散震蕩。比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)調(diào)節(jié)動作迅速，無滯后現(xiàn)象。調(diào)節(jié)作用結(jié)束后，會留有一定的余差，比例帶越大，余差越大比例調(diào)節(jié)適用的場合比例調(diào)節(jié)適用的場合適用于允許有一定偏差、調(diào)節(jié)質(zhì)量要求不高的場合。適用于無滯后的場合。一般液位宜采用比例調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)功能積分調(diào)節(jié)功能 它依據(jù)“偏差是否存在”來動作。它的輸出的變化量與偏差對時(shí)間的積分成比例，只有當(dāng)余差完全消失，積分作用才停止。其實(shí)質(zhì)就是消除余差。 積分作用使最大動偏差增大，延長了調(diào)節(jié)時(shí)間。用積分時(shí)間Ti表示其作用的強(qiáng)弱，單位用分（或秒）表示。Ti越小，積分作用

4、越強(qiáng)，積分作用太強(qiáng)時(shí)，也會引起振蕩。積分控制規(guī)律的動態(tài)方程積分控制規(guī)律的動態(tài)方程dp/dt=1/Ti*e 求導(dǎo)當(dāng)輸入偏差產(chǎn)生階躍A時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出為：P=1/Ti*A t 3積分作用有滯后特性。也就是說，慢慢的調(diào)整，逐漸消除余差。Ti 為積分時(shí)間偏差A(yù)只要不等于0，輸出P就要變化，當(dāng)A=0時(shí)，輸出的的變化為0，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。一般純積分作用常用于純滯后環(huán)節(jié)，例如加藥比例調(diào)節(jié)，一小時(shí)后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，可以采用純積分調(diào)節(jié)純積分作用一般不單獨(dú)使用，常和比例控制組合成比例積分控制器。這種控制器相互取長補(bǔ)短，既有比例控制作用動作迅速及時(shí)，又有積分控制作用能夠消除余差的特點(diǎn)。比例積分調(diào)節(jié)功能是應(yīng)用最廣泛的調(diào)節(jié)功能。

5、常用于流量、液位、壓力和溫度等。計(jì)算公式：P=1/K（A +1/Ti*A *t）當(dāng)輸入偏差產(chǎn)生階躍A時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出為在偏差產(chǎn)生的瞬間，t=0，輸出為P=1/K*A，然后在此基礎(chǔ)上隨著時(shí)間的推移，積分作用逐漸增強(qiáng)。比例積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)比例積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：當(dāng)輸入偏差e階躍時(shí)，比例環(huán)節(jié)及時(shí)作用，抑制住擾動的影響粗調(diào)，隨后積分調(diào)節(jié)作用逐漸累積、增強(qiáng)，逐步消除余差細(xì)調(diào)。比例積分調(diào)節(jié)適用的場合比例積分調(diào)節(jié)適用的場合主要用于控制精度要求高，不允許有余差的場合。它依據(jù)“偏差變化速度”來動作。它的輸出的變化與輸入偏差變化的速度成比例，其實(shí)質(zhì)和效果是阻止被調(diào)參數(shù)的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用。對滯后較大的對象有很好的

6、效果。使調(diào)節(jié)過程動偏差減少，余差也減少（但不能消除）。用微分時(shí)間Td表示作用的強(qiáng)弱，單位用分（或秒）表示。Td大，作用強(qiáng)，Td太大，會引起振蕩。Pd=Td*de/dt計(jì)算公式當(dāng)輸入偏差e作階躍變化時(shí)，輸出一開始就躍變到KD倍，然后逐漸下降到比例作用。由于有超前作用，因而可以得到提前控制的效果，對于常見的容量滯后現(xiàn)象有克服作用。規(guī)定為從最大值下降0.632倍時(shí)，經(jīng)過的時(shí)間為微分時(shí)間。微分時(shí)間比例微分調(diào)節(jié)適用的場合比例微分調(diào)節(jié)適用的場合適用于容量滯后較大的場合。但不適合純滯后環(huán)節(jié)。比例微分調(diào)節(jié)使用較少，而大多數(shù)是比例、積分、微分三者結(jié)合使用，即PID調(diào)節(jié)。比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律就是指調(diào)節(jié)器的輸出值與

7、輸入之間的關(guān)系呈現(xiàn)比例、積分、微分三種關(guān)系。比例積分微分調(diào)節(jié)用PID表示。比例積分微分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)比例積分微分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)在PID調(diào)節(jié)中，比例環(huán)節(jié)是基礎(chǔ)，起基本的調(diào)節(jié)作用，擬制住干擾的擴(kuò)大，積分環(huán)節(jié)起消除余差的作用，以提高調(diào)節(jié)質(zhì)量，微分調(diào)節(jié)有超前作用，可以用來克服容量滯后的現(xiàn)象，得到較好的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)。因此，三者的配合使用可以得到較完善的調(diào)節(jié)器功能，使自動控制系統(tǒng)的工作更加穩(wěn)定可靠。比例積分微分適用的場合比例積分微分適用的場合控制質(zhì)量要求較高的場合。被控參數(shù)有滯后現(xiàn)象，特別是容量滯后的現(xiàn)象比較大的場合。比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差的大小”來動作。它的輸出與輸入偏差的大小成比例，調(diào)節(jié)及時(shí)，有力，但

8、是有余差。積分調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差是否存在”來動作。它的輸出與偏差對時(shí)間的積分成比例，只有當(dāng)余差完全消失，積分作用才停止。微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差變化速度”來動作。它的輸出與輸入偏差變化的速度成比例，其實(shí)質(zhì)和效果是阻止被調(diào)參數(shù)的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用。調(diào)節(jié)器參數(shù)只能在一定范圍內(nèi)起作用，如果方案不合理，工況改變、或?qū)儆趦x表和調(diào)節(jié)閥故障，則無法投運(yùn)。調(diào)節(jié)閥、變送器在正常范圍內(nèi)等。不能投自動的系統(tǒng)。原因：控制方案不合理、儀表故障、不在應(yīng)用范圍內(nèi)等。使用較廣的一種方法先在純比例作用下（把積分時(shí)間放到最大，微分時(shí)間放到零），在閉合的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，從大到小地逐漸地改變調(diào)節(jié)器的比例度，就會得到一個(gè)臨界

9、振蕩過程，如圖2所示。這時(shí)的比例度叫臨界比例度k，周期為臨界振蕩周期Tk。記下k和Tk，然后按表1的經(jīng)驗(yàn)公式來確定調(diào)節(jié)器的各參數(shù)值。Tk時(shí)間數(shù) 參 調(diào) 被調(diào)節(jié)作用比例度（%）積分時(shí)間Ti（分）微分時(shí)間Td（分）比例2k比例積分2.2k0.85Tk比例微分1.8k0.1Tk比例積分微分1.7k0.5Tk0.125Tk再根據(jù)運(yùn)行曲線的現(xiàn)狀調(diào)整PID參數(shù)兩種情況下不宜采用兩種情況下不宜采用臨界比例法臨界比例法臨界比例度過小，因?yàn)檫@時(shí)候調(diào)節(jié)閥很容易處于全開及全關(guān)位置，對于工藝生產(chǎn)不利，舉例來說，對于一個(gè)用燃料油（或瓦斯）加熱的爐子，如很小，接近雙位調(diào)節(jié)，將一會兒熄火，一會兒煙囪濃煙直沖。工藝上約束條件

10、較嚴(yán)格時(shí)，因?yàn)檫@時(shí)候如達(dá)到等幅振蕩，將影響生產(chǎn)的安全運(yùn)行。p 4：1衰減曲線法 p 10：1衰減曲線法p 4：1衰減曲線法 系統(tǒng)處于純比例作用下，在達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，用改變給定值的辦法加入階躍干擾，觀察記錄曲線的衰減比，然后逐漸從大到小改變比例度，使出現(xiàn)4：1的衰減比為止，如圖3所示。記下此時(shí)的比例度s。再按表2的經(jīng)驗(yàn)公式來確定PID數(shù)值。時(shí)間數(shù) 參 調(diào) 被給定值tTs41調(diào)節(jié)作用比例度（%）積分時(shí)間Ti（分）微分時(shí)間Td（分）比例s比例積分1.2s0.5Ts比例積分微分0.8s0.3Ts0.1Ts采用衰減曲線法必須注意采用衰減曲線法必須注意事項(xiàng)事項(xiàng) 加給定干擾不能太大，要根據(jù)生產(chǎn)操作要求來定，一般

11、在5%左右，也有例外的情況。 必須在工藝參數(shù)穩(wěn)定的情況下才能加給定干擾，否則得不到正確得 s、Ts、或s和Ts值。 對于反應(yīng)快的系統(tǒng)，如流量、管道壓力和小容量的液位調(diào)節(jié)等，要在記錄紙上嚴(yán)格得到4：1衰減曲線較困難，一般以被調(diào)參數(shù)來回波動兩次達(dá)到穩(wěn)定，就近似地認(rèn)為達(dá)到4：1衰減過程了。調(diào)節(jié)作用比例度（%）積分時(shí)間Ti（分）微分時(shí)間Td（分）比例s 比例積分1.2s 比例積分微分0.8s.-5%+5%=50%-5%+5%=30%-5%+5%=20%-5%+5%=10%1234下面舉一個(gè)現(xiàn)場整定的例子。在某塔頂溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，被調(diào)參數(shù)是塔頂溫度，工藝允許波動為4，調(diào)節(jié)參數(shù)是回流量。在整定過 程中，考

12、慮到對象滯后較大，反應(yīng)較慢的情況，的選擇從50%開始湊試起，此時(shí)在階躍作用下（給定值降低2%）的過渡過程曲線見圖（1）。此時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間長，不起振蕩，于是將比例度減少，=30%、20%、及10%時(shí)的曲線見（2）、（3）、（4）。顯然，20%的情況最好，衰減比接近4：1，Ts=10分按4：1衰減曲線法數(shù)據(jù)表定出整定參數(shù)：=0.8s=16%；Ti=0.3Ts=3分；Td=0.1Ts=1分。 投運(yùn)時(shí)，先將放在較大的數(shù)值，把Ti從大減少到3分，把Td從小到大逐步放大到1分，然后把拉到15%，（如果在=15% 的條件下很快地把Td放到1分，調(diào)節(jié)器的輸出會劇烈變化）。再對系統(tǒng)加2% 的給定值變化時(shí)，仍產(chǎn)生4：

13、1衰減過程，見圖（5）所示， 調(diào)節(jié)質(zhì)量顯著改善，超調(diào)量小于1，調(diào)節(jié)時(shí)間為6.5分。-5%+5%d=15% Ti=3分 Td=1分51.。根據(jù)不同調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)，先把PI、D各參數(shù)放在基本合適的數(shù)值上這些數(shù)值。（由大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得來的（按4：1衰減） 調(diào)節(jié)系統(tǒng)比例度（%）積分時(shí)間Ti（分）微分時(shí)間Td（分）說明流量40-1000.1-1對象時(shí)間常數(shù)小，并有雜散擾動，應(yīng)大，Ti較短，不必用微分。壓力30-700.4-3對象滯后一般不大，略小，Ti略大，不用微分。液位20-801-5小，Ti較大，要求不高時(shí)可不用積分，不用微分。溫度20-603-100.5-3對象容量滯后較大。小，Ti大，加微分作

14、用。2.。看曲線，調(diào)參數(shù)，根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，看曲線的形狀，直接在閉合的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中逐步反復(fù)試湊，一直得到滿意數(shù)據(jù)。參數(shù)整定找最佳，從大到小順次查，先是比例后積分，最后才把微分加；曲線振蕩很頻繁，比例度值要放大，曲線漂浮繞大彎，比例度值應(yīng)減小；曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降，曲線振蕩周期長，積分時(shí)間再加長；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來，動差大來波動慢，微分時(shí)間應(yīng)加長；理想曲線兩個(gè)波，前高后低四比一，一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低。abc時(shí)間a 積分時(shí)間過小，振蕩周期長，輸出變化到指示變化時(shí)間長。b 比例度過小，振蕩周期短，輸出變化到指示變化時(shí)間短。c 微分時(shí)間過長，振蕩周期最短，輸出變化到指示變化時(shí)

15、最短。 時(shí)間aba 比例度過大，曲線漂浮繞大彎。b 積分時(shí)間過長，曲線偏離回復(fù)慢。只要測量曲線震蕩，肯定有作用過強(qiáng)的參數(shù)，在無法確定的條件下，可以取消該作用，看看曲線是否震蕩舉一個(gè)簡單的例子,如果說差壓變送器的誤差是1%,也就是0.01。開方后流量的誤差就是0.01的開方,為0.1,即10%。因此開方對誤差有放大作用,信號越小,越嚴(yán)重,所以要進(jìn)行小信號切除輸入4000MMH2O開放后輸出0.01000%0.40000 1.000000%0.02000%0.80000 1.414214%0.03000%1.20000 1.732051%0.04000%1.60000 2.000000%0.05000%2.00000 2.236068%0.06000%2.40000 2.449490%0.07000%2.80000 2.645751%0.08000%3.20000 2.828427%0.09000%3.60000 3.000000%0.10000%4.00000 3.162278%0.1100