dcs的控制算法.ppt

DCS的控制算法 控制层软件 DCS控制层软件:运行于现场控制站的控制器中的软件。 基本功能包括：I/O数据的采集、控制运算及I/O数据的输出。 辅助功能：控制器及重要I/O模块的冗余功能、网络通信功能及自诊断功能等。 控制器是DCS的核心，它的软件主要有系统软件和应用软件，另外还有一些自诊断程序； 系统软件是由DCS开发商提供的，应用软件是为了解决实际问题而编制的程序。而DCS厂商也提供了大量的应用程序。 DCS就是把不同的控制算法编制成应用程序，并设计成模块的形式，以供组态时的调用。 理想的控制过程： 1、 从I/O数据区获得输入数据； 2、 执行控制运算； 3、 将运算结果输出到I/O数据区； 4、 由I/O驱动程序执行外部输出。 过程控制算法功能和使用方法相似； 控制器结构及软件性能差别较大。如算法的容量、运算效率、运算周期、编程语言、组态方式等等。 控制器的能力及执行效率 I/O容量 单个控制器可接入的I/O点数 控制算法容量 单个控制器可接入的控制对象数，控制回路或开关量控制作参考因子。 采集数据的分辨率 保障数据采集实时性、内部计算同步精度和事件分辨事件精度的重要因素 控制运算周期 控制器运行管理和维护能力 控制系统数据下装功能（EPROM/SRAM） 全部下装、增量下装。 在线控制调节和参数整定功能 手动调节和控制参数整定的接口。 参数回读功能 工程师站请求控制器将运行参数读回到离线组态数据库中心，再次下装不改变现场参数。 站间数据引用功能-----网络变量 一、数字PID控制算法 (一)、 理想PID控制算法 (二)、数字PID控制算法 位置算法 增量算法 对三种算法进行选择的因素 1) 从执行器的形式考虑. 位置算法的输出除非是数字式控制阀,否则须经过D/A转换转换为模拟量,并通过保持电路将输出信号保持到下一个采样周期到来时为止; 增量算法的输出可通过步进电机等累积机构化为模拟量; 而速度算法的输出须采用积分式执行机构. 2) 从应用方面来看 采用增量算法和速度算法,手自动切换都比较方便,且不会产生积分饱和现象. 位置算法会产生积分饱和现象，但可以采取一些措施以解决积分饱和问题。如：当控制输出接近设定值时，引入积分，否则把积分去掉，只作微分和比例运算。 数字PID控制算法的特点 P、I、D三种控制作用是独立的，没有控制器参数之间的关联。 离散PID控制器的参数不受硬件的制约，可以在更大范围内设置 采用采样控制，引入了采样周期，因此而引入了一个纯时滞环节，使控制品质变差。 采样周期的大小影响控制系统的控制品质。 控制度和采样周期 理想PID算法的改进 积分算法的改进 例：当控制某炉出口温度时，设定值为1600℃，测量值为1605 ℃，机器字长为10进制4位，定点设定在最高位，则偏差用定点可表示为： e(k)=R-y(k)=0.1600-0.1605=-0.0005 若取KI=0.1 △uI(k)=-0.00005 2）积分分离 带有不灵敏区的PID控制算法 对某些要求控制尽量少变的场合,当偏差小于某一值时,没有控制作用,否则有控制作用. 目的是避免过程变量出现低幅高频率的抖动. 例：两个精馏塔之间的平稳操作，前塔的出料作为后塔的进料时，为了使操作平稳，要求前塔塔底液位和后塔进料流量波动尽量小，可采用均匀控制，但也可采用具有不灵敏区的PI控制算法作为液位控制，只要液位差不超过规定的B，出料流量就保持不变，大于B时，才控制出料量。从而克服不必要的流量波动 二维PID控制 使控制系统对设定值变化和扰动变化都有较好的控制品质，在集散控制系统中采用两种形式的二维PID控制。 自整定控制 辨识和控制相结合的方法 采用极限环的方法 波形识别的方法 反应曲线的方法 二、集散控制系统在实现复杂控制系统的注意事项 （1） 串级控制 计算机控制系统中，串级控制系统主控制器输出不需要再进行信号转换，它的输出范围直接与副被控变量的量程范围保持一致。 集散控制系统中，可根据组成主、副环各环节的特性，对主环和副环被控变量采用不同的采样频率。 （四）选择控制 针对自控系统在遇到不正常工况或特大扰动时，通过采用选择器使生产更加安全。常见的选择性控制系统有： 1、超弛控制系统 特点是几个控制器共用一个执行器。其中一个正常工作，另外的控制器则处于待命备用状态，如遇不正常时，取代正常控制