單回路反饋控制系統(tǒng)

1、第一篇 過程控制系統(tǒng)第一章 單回路反饋控制系統(tǒng)§簡稱：單回路控制系統(tǒng)、簡單控制系統(tǒng)§在所有反饋控制系統(tǒng)中，單回路反饋控制系統(tǒng)是最基本、結(jié)構(gòu)最簡單的一種。§在生產(chǎn)過程控制中應(yīng)用得最為廣泛的、并能解決大量控制問題的系統(tǒng)（70%）。§研究單回路系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法，是研究復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。1.1 單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成一、系統(tǒng)的組成舉例 ： 如圖所示的水槽，流入量 F1、流出量F2，為了控制水槽的液位L不變，選擇F1F2相應(yīng)的變送器、控制器、控制閥，并按左圖組成單回反饋控制系統(tǒng)。圖1-1 水槽LTLCF2F1sp“反作用”圖1-2 水槽液位控制系統(tǒng)注： LC表

2、示液位控制器，sp代表控制器的給定值。 假定控制閥為氣閉，控制器為反作用。 偏差：測量信號與給定值之差。 當(dāng)測量值大于給定值時，偏差為正，反之為負(fù)。第一種情況（初始狀態(tài)：平衡狀態(tài)F1=F2）Ø入口閥突然開大 F1>F2 L 正偏差 輸出減小 控制閥 F2 LF1=F2 系統(tǒng)達到新的平衡Ø入口閥突然開小 F1<F2L 負(fù)偏差 輸出增大 控制閥 F2 L F1=F2 系統(tǒng)達到新的平衡第二種情況初始狀態(tài)：平衡狀態(tài)F1=F2）Ø出口閥突然開大 F>F1L 負(fù)偏差 輸出增大 控制閥F2 L F1=F2系統(tǒng)達到新的平衡Ø出口閥突然關(guān)小 F1>

3、F2 L 正偏差 輸出減小 控制閥 F2 L F1=F2系統(tǒng)達到新的平衡變送器控制器控制閥控制對象+-給定測量干擾偏差液位單回路控制系統(tǒng)方框圖Gc(s)Gm(s)Gv(s)Go(s)Gf(s)+-+R(S)E(S)U(S)Q(S)Y(S)F(S)X(S)Gc(S)：控制器傳遞函數(shù)Gv(S)：控制閥傳遞函數(shù)Gm(S) 變送器傳遞函數(shù)Go(S)：對象控制通道的傳函Gf(S)：對象擾動通道的傳函R(S)：給定值的拉氏變換式X(S)：測量值的拉氏變換式E(S)：偏差的拉氏變換式U(S)：控制信號的拉氏變換式Q(S)：操縱變量的拉氏變換式Y(jié)(S)：被控變量的拉氏變換式F(S)：擾動信號的拉氏變換式幾點說

4、明：(1)圖中的各個信號值都是增量初始狀態(tài)為零；圖中箭頭表示的是信號流向，而不是物料或能量的流向。(2)各環(huán)節(jié)的增益有正、負(fù)之別： 控制器：正作用時增益為“負(fù)” 反作用時增益為“正” 控制閥：氣開閥增益為“正” 氣閉閥增益為“負(fù)” 變送器：一般為“正” 控制對象：根據(jù)操縱變量Q(S)的變化引起被控變量Y(S)的變化來確定 Q(S)Y(S) 增益為“正”，反之為“負(fù)”上例中當(dāng)控制閥裝在出口處時，對象增益為“負(fù)”；當(dāng)控制閥裝在人口處時，對象增益為“正”整個系統(tǒng)必須是一個負(fù)反饋系統(tǒng)，因此自R(S)至X(S)的各個環(huán)節(jié)增益的乘積必須是正值。(3)在方框圖中，各環(huán)節(jié)Gc(S)除外，其它環(huán)節(jié)合并成一個環(huán)節(jié)

5、稱為廣義對象Gp(S)，它是由Gv(S)、 Go(S)、Gm(S)的乘積，所以整個系統(tǒng)就有控制器 Gc(S)和廣義對象Gp(S)所構(gòu)成。(4)根據(jù)單回路控制系統(tǒng)方框圖，可知閉環(huán)系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系式是：當(dāng)R(S)=0時稱為定值控制系統(tǒng)（給定值不變）當(dāng)F(S)=0時稱為隨動控制系統(tǒng)（無外界干擾）(5) 單回路系統(tǒng)的分類： 按被控變量的類型分： 溫度控制系統(tǒng) 壓力控制系統(tǒng) 流量控制系統(tǒng) 液位控制系統(tǒng) 成分控制系統(tǒng) 按給定值的類型分：定值控制系統(tǒng) 隨動控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)二、特點1、 它由一個測量變送裝置、一個控制器、一個控制閥和相應(yīng)的被控對象所組成。2、3、 控制器是根據(jù)被控變量與給定值的偏差來進

6、行控制的。4、3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，所需自動化技術(shù)工具少（儀表少），投資比較低，操作維護也比較方便，一般情況下都能滿足控制質(zhì)量的要求。因此在生產(chǎn)過程中70%以上的控制系統(tǒng)是單回路控制系統(tǒng)。三、如何設(shè)計好單回路控制系統(tǒng)前提：充分了解具體的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程和控制要求正確選擇被控變量和操作變量正確選擇控制閥的開閉型式及其流量特性正確選擇控制器的類型及其正反作用正確選擇測量變送裝置 深入研究其特性對系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響情況的重要性1.2 被控變量的選擇1.31.2.1 被控變量的選擇是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心問題 被控變量的選擇直接關(guān)系到： 生產(chǎn)的穩(wěn)定操作、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高 生產(chǎn)安全與勞動條件的改善1.2.

7、2 被控變量的選擇的方法1、對于以溫度、壓力、流量、液位為操作指標(biāo)的生產(chǎn)過程，就選擇溫度、壓力、流量、液位為被控變量。2、對于選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量，若存在儀表無法測量產(chǎn)品成分或物性參數(shù)（密度、粘度等）時，可選擇一種間接的指標(biāo)、作為被控變量。該間接指標(biāo)必須與直接指標(biāo)存在單值的對應(yīng)關(guān)系，并具有一定的變化靈敏度。舉例：苯、甲苯二元系統(tǒng)的精餾§氣、液兩相并存，塔頂易揮發(fā)組分的濃度xD、溫度TD、壓力p三者函數(shù)關(guān)系： xD = f ( TD , p)1、直接指標(biāo)： xD （反映塔頂產(chǎn)品純度）2、間接指標(biāo)： TD, p當(dāng)組成的控制系統(tǒng)中xD無法正常獲?。ú豢蓽y變量），可選擇溫度TD或壓力p作

8、為被控變量。當(dāng)TD一定或p一定時，xD分別與 TD , p成為一元函數(shù)關(guān)系： 0 20 40 60 80 100苯含量（分子百分?jǐn)?shù)）120110100 90 80 70溫 度壓力一定 1000 800 600 400 200 0 0 20 40 60 80 100苯含量（分子百分?jǐn)?shù)）塔 壓溫度一定P一定時：xD = f ( TD )組分與溫度成單值對應(yīng)關(guān)系, TD越高, xD越低。TD一定時：xD = f ( p)組分與壓力成單值對應(yīng)關(guān)系, p越高, xD越大。TD, p中固定一個變量，選擇另一個作為間接指標(biāo)代替質(zhì)量指標(biāo)成為被控變量？在精餾操作中，希望保持塔壓不變，選用溫度作為間接指標(biāo)代替質(zhì)量

9、指標(biāo)成為被控變量。能很好保證分離純度以及塔的效率和經(jīng)濟性。被控變量的選擇的原則：Ø在情況的許可時，應(yīng)選擇質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)作為被控變量。Ø當(dāng)不能選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量時，可選擇一個與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)參數(shù)作為被控變量。Ø所選的間接指標(biāo)參數(shù)必須有足夠大的變化靈敏度，以便反映產(chǎn)品質(zhì)量的變化。Ø在被控變量選擇時還需考慮到工藝的合理性和國內(nèi)、外儀表生產(chǎn)的現(xiàn)狀 。1.3 對象特性對控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇tsBBy(t)r(t)tc1.3.1 控制系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo) 在過程控制中更多地采用時域方面的單項指標(biāo)，下圖分別為給定值和擾動作用作階躍變化時的

10、過渡過程曲線：給定值作階躍變化時的過渡過程BBy(t)tcts干擾作階躍變化時的過渡過程1、遞減比：n=B/B 一般要求n=4:110:1 對于定值系統(tǒng)n=4:1為宜，隨動系統(tǒng)n=10:1或B =0（非周期）2、最大動態(tài)偏差和超調(diào)量： 對于隨動系統(tǒng)采用超調(diào)量: =B/C*100% 對于定值系統(tǒng)最終穩(wěn)態(tài)值C是0或是很小的數(shù)值，通常改用最大動態(tài)偏差|e() | =|B+C|3、穩(wěn)態(tài)誤差（余差）：e()=r-y ()=r-c 對于定值系統(tǒng)r=0，所以e()=-c 4、穩(wěn)定（回復(fù)）時間ts和振蕩頻率： 系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)值附近± 5%或± 3%以內(nèi)區(qū)域就認(rèn)為是穩(wěn)態(tài)。 穩(wěn)定（回復(fù)）時間ts

11、是反映控制快速性的一個指標(biāo)： 在同樣的振蕩頻率下，遞減比越大，則穩(wěn)定時間越短 在同樣的遞減比下，振蕩頻率越高，則穩(wěn)定時間越短1.3.2 對象特性對控制質(zhì)量的影響幾個概念:操縱變量：在影響被控變量的諸多輸入中選擇其中某一可控性良好的輸入量作為操縱變量。系統(tǒng)干擾：其它末被選中的所有輸入量則稱為系統(tǒng)的干擾變量。通道：某個參數(shù)影響另外一個參數(shù)的通路。干擾通道：干擾作用F(S)對被控變量Y(S)的影響通路控制通道：控制作用U(S)對被控變量Y(S)的影響通路，控制作用與干擾作用同時影響被控變量，其影響是相反的?？刂谱饔门c干擾作用是相互對立而存在。1、 干擾通道特性對控制質(zhì)量的影響對象特性可用K 、 T

12、、 三個特征參數(shù)來描述。對于非周期具有自衡特性的對象傳遞函數(shù)可表示為：Y（S）Gc（S）GPc（S）GPD（S）R（S）F（S）U（S）Ø放大倍數(shù)Kf的影響： Kf越大，系統(tǒng)的余差越大，控制質(zhì)量越差Ø時間常數(shù)Tf的影響： Tf越大，個數(shù)越多，或者說干擾進入系統(tǒng)的位置愈遠離被控變量而靠近控制閥，干擾對被控變量的影響愈小，系統(tǒng)的控制質(zhì)量則愈高。Ø純滯后的f影響： 干擾對被控變量的影響要向后推遲一個純滯后時間f。2、控制通道特性對控制質(zhì)量的影響（3）控制通道純滯后o的影響：控制通道純滯后o對控制質(zhì)量的影響可用下圖說明tot0+o ADEBC控制通道特性對控制質(zhì)量的影響：

13、Ø放大倍數(shù)Ko的影響 Ko越大，則操縱變量對被控變量的影響越大，這表示它的調(diào)節(jié)更為有效。Ø時間常數(shù)To的影響 To越大，經(jīng)過的容量數(shù)越多，控制越不及時 ， 系統(tǒng)的質(zhì)量越低。To減小，控制質(zhì)量則愈高 ，但也不易過小。Ø純滯后的o影響。 o會嚴(yán)重降低控制質(zhì)量K、T、對控制質(zhì)量的影響：小，越小越好無關(guān)（純滯后）適當(dāng)?shù)匦〈?，越大越好T（時間常數(shù)）盡可能地大小，越小越好K（放大倍數(shù)）控制通道干擾通道1.3.3 操縱變量的選擇1.3.4Ø所選的操縱變量必須是可控的；Ø所選的操縱變量的通道放大倍數(shù)應(yīng)較大，最好大于干擾通道的放大倍數(shù)；Ø所選的操縱變量

14、應(yīng)使擾動時間常數(shù)愈大愈好，而控制通道的時間常數(shù)適當(dāng)小一些為好，但不宜過??；Ø操縱變量其通道純滯后時間愈小愈好；Ø操縱變量應(yīng)使干擾點遠離被控變量而靠近控制閥；Ø選擇操縱變量時還應(yīng)考慮到工藝的合理性。1.4 控制閥的選擇1.5控制閥的選擇內(nèi)容： 口徑大小 開閉形式 流量特性 結(jié)構(gòu)型式1.4.1控制閥口徑大小的選擇§控制閥口徑大小直接決定著控制介質(zhì)流過的能力。§原則：控制閥口徑不宜選的太大，也不宜選的太小，留有余地。§控制閥口徑大小通過計算控制閥流通能力的大小來決定，控制閥流通能力必須滿足生產(chǎn)控制的要求并留有一定的余地。以通過閥的最大流量時

15、閥的開度90%來驗證。 為了保證控制閥具有一定的可控范圍，必須使閥兩端的壓降在整個管線總壓降中有較大的比例。 S值小，可控范圍就窄，將導(dǎo)致控制閥特性的畸變，使控制效果變差。P2P1PS=P1全開 P 1.4.2 控制閥開、閉形式的選擇氣開閥：控制閥接受的是氣壓信號，當(dāng)膜頭壓力增大，控制閥的開度也增大。氣閉閥：當(dāng)膜頭壓力增大，而控制閥的開度反而減小。氣開閥：能源中斷時，閥全閉。FC(False Close)氣閉閥：能源中斷時，閥全開。FO(False Open)控制閥開、閉形式的選擇原則：1、首先要從安全生產(chǎn)出發(fā)。2、其次考慮介質(zhì)的特性。3、還要考慮減少經(jīng)濟損失。FCLC給水蒸汽從保護鍋爐出發(fā)，

16、應(yīng)選用氣閉閥；從保護后續(xù)設(shè)備出發(fā)，應(yīng)選用氣開閥。主要要分清主次矛盾。生產(chǎn)工藝對控制閥的開閉形式?jīng)]有嚴(yán)格的要求開閉形式可以任選。1.4.3 控制閥流量特性的選擇控制閥特性分為: 1.線性特性 2.對數(shù)特性（等百分比） 3.快開特性 4.拋物線 控制閥特性作用：在負(fù)荷變化時，對象特性產(chǎn)生影響的情況下對廣義對象進行補償而使負(fù)荷不變，因而不必修改控制器參數(shù)。01001003.33412FFmax100%LLmax100%Gc(s)KvGv(s)KoGo(s)+-R(S)E(S)U(S)Q(S)Y(S)X(S)GPC(S)=KVGV(S) KV KO GO(S)=KO*GV(S)GO(S)KO*=KV

17、KV =常數(shù)通過計算來選擇控制閥的流量特性往往是比較困難的，工程上較少應(yīng)用，一般采用經(jīng)驗法。（見下表）控制閥流量特性的選擇對|Go(jw) |的影響 對Ko的影響 對數(shù) F 1/f(F) f(F)/F 對數(shù) F 與F無關(guān) 1/F 對數(shù) F 1/F 與F無關(guān) 線性 常數(shù) 與F無關(guān) 與F無關(guān) 線性 常數(shù) 1/f(F) f(F) 線性 常數(shù) 1/F F選擇閥特性 Kv 1Ko|Go(jw) | 負(fù)荷對對象特性的影響1.4.4 控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇適用于分流或合流的控制場合 三通閥適用于有腐蝕介質(zhì)的場合 隔膜閥適用于有懸浮物的液體、大流量氣體、壓差低、允許泄露量大的場合 蝶閥適用于高壓控制的特殊場合

18、高壓閥適用于高壓，高粘度的，含懸浮物或顆粒狀物質(zhì)的場合 角閥閥前后壓降大，適用于要求泄露量較大的場合 直通雙座閥前后壓降低，適用于要求泄露量小的場合 直通單座 特點及使用場合 閥結(jié)構(gòu)形式1.4.5 閥門定位器的選用1.4.6§閥門定位器：是控制閥的一種輔助裝置，與控制閥配套使用。§電氣閥門定位器、氣動閥門定位器§閥門定位器接受控制器來的信號作為輸入信號，并以其輸出信號去控制控制閥，同時將控制閥的閥桿位移信號反饋到閥門定位器的輸入端而構(gòu)成一個閉環(huán)隨動系統(tǒng)。閥門定位器的作用： 1、消除控制閥膜頭和彈簧的不穩(wěn)定以及各運動部件的干摩擦，從而提高控制閥的精度和可靠性，實現(xiàn)準(zhǔn)

19、確定位。 2、增大執(zhí)行機構(gòu)的輸出功率，減少系統(tǒng)的傳遞滯后。 3、改變控制閥的流量特性。 4、將控制器輸出信號分段，以實現(xiàn)分程控制。1.5 測量、傳送滯后對控制質(zhì)量的影響及其克服方法1.5.1 測量滯后的影響1.5.2 信號傳送滯后的影響1.5.3 克服測量、傳送滯后 的辦法1.5.1 測量滯后的影響 §測量滯后包括測量環(huán)節(jié)的容量滯后和信號測量過程的純滯后。Y1（S）真實值Y2（S）測量值（1）測量環(huán)節(jié)容量滯后的影響測量環(huán)節(jié)的傳函為：ty1(t)t00ty2(t)t0021Tm1<Tm2測量變送環(huán)節(jié)的特性曲線（2）測量環(huán)節(jié)純滯后的影響 參數(shù)變化的信號傳遞到檢測點需要花費一定的時間

20、，因而就產(chǎn)生了純滯后。純滯后時間等于物料或能量傳輸?shù)乃俣瘸詡鬏數(shù)木嚯x。傳輸距離越長或傳輸?shù)乃俣仍铰?，純滯后時間則越長。 測量環(huán)節(jié)純滯后對控制質(zhì)量的影響與控制通道純滯后對控制質(zhì)量的影響相同，一般都把控制閥、控制對象、測量變送裝置三者合在一起視為一廣義對象，這樣測量變送裝置的純滯后就可以合并到對象的控制通道中一并進行考慮。測量滯后的影響：測量環(huán)節(jié)容量滯后的影響 定義：由于測量元件自身具的一定時間常數(shù)而引起的滯后。 影響：由于測裝變置滯后的存在，任何時刻所提供的被控變量的值都比被控變量的真值小。測量環(huán)節(jié)純滯后的影響 定義：參數(shù)變化的信號傳遞到檢測點需要花費一定的時間而產(chǎn)生的滯后。 影響：同控通道純

21、滯后對控制質(zhì)量的影響相同。1.5.2 信號傳送滯后的影響信號傳送滯后:測量信號傳送滯后 控制信號傳送滯后對于8×1 的氣動信號管線，計算公式： 時間常數(shù) ：T=K2* L 純滯后時間： =K1*L式中：K1=0.007s/m K2=1.1s/m L=氣動傳送管線長，m1.5.3 克服測量、傳送滯后的辦法1.5.4克服測量滯后的辦法： 1. 選擇隋性小的快速測量元件，以減小時間常數(shù)。 2.選擇合適的測量點位置，以減小純滯后。 3.使用微分單元，以克服測量環(huán)節(jié)的容量滯后克服信號傳送滯后的辦法：§盡可能采用電信號進行傳輸§減小氣動信號傳送距離，傳輸距離較長時，加裝氣動繼

22、動器，以加大傳輸功率§控制閥膜頭較大時，安裝閥門定位器1.6 控制器參數(shù)對控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇1.7當(dāng)構(gòu)成一個控制系統(tǒng)的被控對象、測量變送環(huán)節(jié)和控制閥都確定之后，控制器參數(shù)是決定控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的唯一因素。工業(yè)控制器通常是PID三作用控制器，其理想的傳遞函數(shù)為：PID三作用控制器的數(shù)學(xué)表達式為：一、控制器參數(shù)對系統(tǒng)靜態(tài)誤差的影響GC(S)GO(S)-R(S)F(S)Y(S)E(S)對于定值控制系統(tǒng)：據(jù)終值定理：a.當(dāng)GC(S)=KC時：e() 1/KC時, e() =0b.當(dāng)c.當(dāng)GC(S)=KC (1+TDS)時：e() 1/KC二、控制器參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)誤差的影響1.KP

23、的影響2.TI的影響3.TD的影響三、控制規(guī)律的選擇§P：適用于干擾變化幅度小，自衡能力強，對象滯后(T )較小，控制質(zhì)量要求不高，且系統(tǒng)允許有一定范圍余差的場合。§PI：工藝要求靜態(tài)無余差，控制對象容量滯后很小，負(fù)荷變化幅度較大，但變化過程又較緩慢的場合。§PD：適用于控制對象T0較大的場合。對于滯后很小，信號有噪聲或周期性干擾的系統(tǒng)不能采用微分作用。§PID：適用于負(fù)荷變化和對象容量滯后都較大、時滯不太大且控制質(zhì)量要求又較高，被控變量變化緩慢的場合。1.8 單回路系統(tǒng)的投運和整定§當(dāng)構(gòu)成一個控制系統(tǒng)的被控對象、測量變送環(huán)節(jié)和控制閥都確定之后

24、，控制器參數(shù)是決定控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的唯一因素。§控制器參數(shù)整定的任務(wù)，就是按照已定的控制回路，求取保證控制過程最好的控制器參數(shù)。§在系統(tǒng)投運整定之前，必須檢查控制器正反作用開關(guān)是否正確。§整個系統(tǒng)必須是一個負(fù)反饋系統(tǒng)，因此自R(S)至X(S)的各個環(huán)節(jié)增益的乘積必須是正值。特別說明的是，控制器存在兩種定義上的差別：§從儀表的角度，定義偏差E(s)=X(s)-R(s) 當(dāng)X(s)增加時，E(s)增加，控制器輸出增加，控制器為正作用，放大倍數(shù)也為正，反之為負(fù)。§從系統(tǒng)的角度，定義偏差E(s)=R(s)- X(s), 當(dāng)X(s)增加，要求控制器輸出增

25、加，應(yīng)選控制器為正作用。§由于系統(tǒng)與儀表在偏差定義上的差別，系統(tǒng)放大倍數(shù)也為正，反之為負(fù)。例如：圖1-2所示的水槽液位控制系統(tǒng)LTLCF2F1sp“反作用”-Gm(S)Go(S)Gv(S)Gc(S)+-根椐工藝要求，控制閥應(yīng)選氣閉，其增益為負(fù)；再看對象的放大倍數(shù)，當(dāng)水槽流出量F2，液位信號L ，所以放大倍數(shù)K0為負(fù) 。測量變送器的放大倍數(shù)一般為正。根據(jù)各個環(huán)節(jié)增益的乘積必須為正。因此控制器的增益應(yīng)該為正，所以控制器必須選反作用。舉例：壓力控制系統(tǒng)的分析+Gm(S)Go(S)Gv(S)Gc(S)-PC氣開+Gm(S)Go(S)Gv(S)Gc(S)+PC氣開1.8.1 系統(tǒng)投運前的準(zhǔn)備&

26、#167;三熟悉§電、氣線路的檢查§一次表與變送器的檢查§控制器的檢查§控制閥的檢查§綜合檢查1.8.2 控制系統(tǒng)的投運定義：所謂控制系統(tǒng)的投運就是將系統(tǒng)從手動工作狀態(tài)切換到自動工作狀態(tài)。要求：必須做到無擾動切換。就是說，從手動到自動的過程中，不應(yīng)造成系統(tǒng)的擾動，不應(yīng)該破壞系統(tǒng)原有的平衡。1.8.3 控制系統(tǒng)的整定定義：所謂控制系統(tǒng)的整定，就是對于一個已經(jīng)設(shè)計并安裝就緒的控制系統(tǒng)， 通過控制器參數(shù)（ 、Ti、Td )的調(diào)整，使得系統(tǒng)過渡過程達到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求。 不同的控制系統(tǒng)，整定的目的、要求是不一樣的：定值控制系統(tǒng)：整定4：1衰減振蕩

27、隨動控制系統(tǒng)：整定成振蕩與不振蕩的臨界狀態(tài)均勻控制系統(tǒng)：在一定范圍內(nèi)緩慢變化的振蕩過程對象特性、控制方案、干擾的形式和大小以及控制器參數(shù)共同決定控制系統(tǒng)的質(zhì)量。 控制器參數(shù)整定的方法：Ø理論計算方法 應(yīng)用控制原理的方法（微分方程、頻率法、根軌跡法等），在已知質(zhì)量指標(biāo)和對象特性，通過理論計算方法，計算控制器的最佳參數(shù)。Ø工程整定方法 直接在閉合的控制回路中對控制器參數(shù)進行整定。工程整定方法三種常見的工程整定方法：¡ 臨界比例度法¡ 衰減曲線法¡ 反應(yīng)曲線法¡ 經(jīng)驗法一、 臨界比例度法二、§在系統(tǒng)閉環(huán)情況下：Ti 放到最大, T

28、d放到最小， k從大（100%）往小變化,每改變一次k施加一階躍干擾,直至出現(xiàn)等幅振蕩為止，如下圖示,k稱為臨界比例度，Tk 稱為臨界周期。Td,min Ti,min ,% 0.13Tk0.5Tk 0.7k PID 0.85Tk 2.2k PI 2k P 控制器參數(shù)控制器類型Tk按表算出控制器參數(shù)，先將放在比計算值大20%的數(shù)值上，再依次放上Ti, Td，最后再將 放回計算數(shù)值上，加干擾，觀察系統(tǒng)的過度過程是否是4：1衰減，若存在問題，可對進行調(diào)整，直到過度過程呈4：1衰減。二、衰減曲線法 在系統(tǒng)閉環(huán)情況下：Ti 放到最大, Td放到零，從大（100%）往小變化,每改變一次施加一階躍干擾,直至出現(xiàn)4 :1（或10:1)衰減振蕩為止，如上圖示,記錄此時的例度s和振蕩周期性Tk。 0.1Ts0.3Ts 0.8s PID 0.5Ts 1.2s PI s P Td,min Ti,min ,% 控制器參數(shù)控制器類型Tk按表算出控制器參數(shù)，先將放在比計算值大20%的數(shù)值