控制器參數(shù)整定方法及實(shí)例-zhm

1、4.34.3控制器參數(shù)整定控制器參數(shù)整定對數(shù)頻率特性法對數(shù)頻率特性法 根軌跡法根軌跡法理論計(jì)算整定方法理論計(jì)算整定方法經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法 衰減曲線法衰減曲線法 臨界比例度法臨界比例度法響應(yīng)曲線法響應(yīng)曲線法工程整定法工程整定法需要知道數(shù)學(xué)模型需要知道數(shù)學(xué)模型不需要事先知道過程的不需要事先知道過程的數(shù)學(xué)模型，可直接在系數(shù)學(xué)模型，可直接在系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場整定，比統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場整定，比較簡單（較簡單（廣泛使用廣泛使用）自整定法：對運(yùn)行中的系統(tǒng)進(jìn)行整定自整定法：對運(yùn)行中的系統(tǒng)進(jìn)行整定確定調(diào)節(jié)器的確定調(diào)節(jié)器的比例度比例度、積分時間、積分時間TI和和微分時間微分時間TD。其實(shí)質(zhì)是通過改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以改變系統(tǒng)的動態(tài)

2、和靜其實(shí)質(zhì)是通過改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以改變系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，使系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要態(tài)指標(biāo)，使系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求，爭取最佳控制效果。求，爭取最佳控制效果。方法有：方法有：概念：概念：1 1、經(jīng)驗(yàn)整定法、經(jīng)驗(yàn)整定法實(shí)質(zhì)上是經(jīng)驗(yàn)試湊法，是工程人員在長期生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的實(shí)質(zhì)上是經(jīng)驗(yàn)試湊法，是工程人員在長期生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的被控變量被控變量規(guī)律的選擇規(guī)律的選擇(%)(%)（minmin）（minmin）流流 量量要短；不用微分要短；不用微分40401001000.30.31 1溫溫 度度要長；要長；一般需加微分一般需加微分202060603 310100.

3、50.53 3壓壓 力力對象的容量滯后不算大對象的容量滯后不算大一般不加微分一般不加微分303070700.40.43 3液液 位位可在一定范圍內(nèi)選取可在一定范圍內(nèi)選取一般不用微分一般不用微分20208080表表4-3 4-3 控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)不需計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先確定一組控制器參數(shù)（如表不需計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先確定一組控制器參數(shù)（如表4-34-3中所示），并將系統(tǒng)投運(yùn)，然后人為加入干擾（改變設(shè)定值）觀察中所示），并將系統(tǒng)投運(yùn)，然后人為加入干擾（改變設(shè)定值）觀察過渡過程曲線，根據(jù)各種控制作用對過渡過程的不同影響來改變相過渡過程曲線，根據(jù)各種控制作用對過渡過

4、程的不同影響來改變相應(yīng)的控制參數(shù)值，進(jìn)行反復(fù)湊試，直到獲得滿意的控制質(zhì)量為止。應(yīng)的控制參數(shù)值，進(jìn)行反復(fù)湊試，直到獲得滿意的控制質(zhì)量為止。先根據(jù)表先根據(jù)表4-3選取選取Ti和和Td，通常取，通常取Td=(1/31/4 )Ti ，然后對，然后對 進(jìn)行反復(fù)湊試進(jìn)行反復(fù)湊試直至得到滿意的結(jié)果。如果開始時和設(shè)置得不合適，則有可能得不到要求直至得到滿意的結(jié)果。如果開始時和設(shè)置得不合適，則有可能得不到要求的理想曲線。這時應(yīng)適當(dāng)調(diào)整和再重新湊試，使曲線最終符合控制要求。的理想曲線。這時應(yīng)適當(dāng)調(diào)整和再重新湊試，使曲線最終符合控制要求。先令先令PID成為純成為純P調(diào)節(jié)器（即令調(diào)節(jié)器（即令Ti= ，Td0） 按經(jīng)驗(yàn)

5、數(shù)據(jù)設(shè)置按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置整定控制系統(tǒng)，使之達(dá)到整定控制系統(tǒng)，使之達(dá)到4：1衰減振蕩的過渡過程曲線；衰減振蕩的過渡過程曲線；經(jīng)驗(yàn)整定方法一：經(jīng)驗(yàn)整定方法一： 然后加然后加I I作用作用( (在加在加I I之前，應(yīng)將之前，應(yīng)將 加大為原來的加大為原來的1.21.2倍）倍） T Ti i按按2 2 o o，或或(0.5(0.5 1 1)T)Tp p計(jì)算，將計(jì)算，將T Ti i由大到小調(diào)整，直到系統(tǒng)得到由大到小調(diào)整，直到系統(tǒng)得到4 4：1 1衰減振衰減振蕩的曲線為止。蕩的曲線為止。 若需引入若需引入D D作用，作用，TdTd按按0.50.5 o o，或，或(0.25(0.25 0.50.5)T)Ti i

6、計(jì)算，這時可將計(jì)算，這時可將 調(diào)到原來的數(shù)值（或更小一些），再將調(diào)到原來的數(shù)值（或更小一些），再將TdTd由小到大調(diào)整，直由小到大調(diào)整，直到過渡過程曲線達(dá)到滿意為止。到過渡過程曲線達(dá)到滿意為止。 經(jīng)驗(yàn)整定法二：經(jīng)驗(yàn)整定法二：經(jīng)驗(yàn)整定法適用于各種控制系統(tǒng)，特別適用對象干擾頻繁、過渡過經(jīng)驗(yàn)整定法適用于各種控制系統(tǒng)，特別適用對象干擾頻繁、過渡過程曲線不規(guī)則的控制系統(tǒng)。但是，使用此法主要靠經(jīng)驗(yàn)，對于缺乏程曲線不規(guī)則的控制系統(tǒng)。但是，使用此法主要靠經(jīng)驗(yàn)，對于缺乏經(jīng)驗(yàn)的操作人員來說，整定所花費(fèi)的時間較多經(jīng)驗(yàn)的操作人員來說，整定所花費(fèi)的時間較多2 2、臨界比例度法、臨界比例度法-閉環(huán)整定方法閉環(huán)整定方法 將

7、將PIDPID置純置純P P作用（即作用（即T TI I=，T TD D=0=0） 置為較大數(shù)值置為較大數(shù)值, , 系統(tǒng)投閉環(huán)系統(tǒng)投閉環(huán) 系統(tǒng)穩(wěn)定后，施加一階躍輸入；減小系統(tǒng)穩(wěn)定后，施加一階躍輸入；減小 ，直到出現(xiàn)等幅振蕩為止，直到出現(xiàn)等幅振蕩為止 記錄臨界比例帶記錄臨界比例帶 K K和等幅振蕩周期和等幅振蕩周期T TK K。采用下表的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算采用下表的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算控制器各參數(shù)控制器各參數(shù) 按先按先P P，后，后I I，最后，最后D D的操作程序，將控制器整定參數(shù)調(diào)到計(jì)算的操作程序，將控制器整定參數(shù)調(diào)到計(jì)算 值上；觀察其運(yùn)行曲線，作進(jìn)一步調(diào)整。值上；觀察其運(yùn)行曲線，作進(jìn)一步調(diào)整。臨界比例度

8、法：受到一定的限制。如有些系統(tǒng)不允許進(jìn)行反復(fù)振蕩試驗(yàn)；如時間臨界比例度法：受到一定的限制。如有些系統(tǒng)不允許進(jìn)行反復(fù)振蕩試驗(yàn)；如時間常數(shù)較大的單容過程，采用比例控制時根本不可能出現(xiàn)等幅振蕩。常數(shù)較大的單容過程，采用比例控制時根本不可能出現(xiàn)等幅振蕩。過程特性不同，整定得到的控制器參數(shù)不一定能獲得滿意結(jié)果。如無自衡特性過過程特性不同，整定得到的控制器參數(shù)不一定能獲得滿意結(jié)果。如無自衡特性過程，整定參數(shù)往往會使系統(tǒng)響應(yīng)的衰減率偏大（即程，整定參數(shù)往往會使系統(tǒng)響應(yīng)的衰減率偏大（即0.750.75）；有自衡特性的高）；有自衡特性的高階等容過程，整定參數(shù)使系統(tǒng)衰減率偏?。措A等容過程，整定參數(shù)使系統(tǒng)衰減率偏

9、小（即0.751，必須由它的，必須由它的實(shí)際值計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)的刻度值。實(shí)際值計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)的刻度值。4.3控制器參數(shù)整定控制器參數(shù)整定廣義被控對象和等效調(diào)節(jié)器問題廣義被控對象和等效調(diào)節(jié)器問題例：某溫度控制系統(tǒng)采用例：某溫度控制系統(tǒng)采用PI控制器。在調(diào)節(jié)閥擾動量控制器。在調(diào)節(jié)閥擾動量 u=20%時，測得溫度控制通道階躍響應(yīng)曲線特性參數(shù)：穩(wěn)定時溫度變時，測得溫度控制通道階躍響應(yīng)曲線特性參數(shù)：穩(wěn)定時溫度變化化=60 C，時間常數(shù)，時間常數(shù)T=300s，純滯后，純滯后 =10s。溫度變速器量。溫度變速器量程為程為0 100 C，且溫度變速器和調(diào)節(jié)器均為，且溫度變速器和調(diào)節(jié)器均為DDZ-III型儀表。型儀表。求調(diào)節(jié)器求調(diào)節(jié)器 、Ti的刻度值。的刻度值。ssTssTKi33103 . 33 . 3%/11. 030010%/31 . 11 . 1ssTuK10300%/3%2060按按Z-N公式：公式：解：先求得對象的參數(shù)為：解：先求得對象的參數(shù)為：4.3控制器參數(shù)整定控制器參數(shù)整定廣義被控對象和等效調(diào)節(jié)器問題廣義被控對象和等效調(diào)節(jié)器問題%11%10