过程控制仪表第5章数字调节器解析.ppt

PLC就是用软件代替用硬件（继电器）构成的逻辑控制电路。 为便于理解逻辑关系，还将PLC看成是由许多“软继电器”组成的控制器，画出其内部等效电路。  　 PLC等效控制框图 输入（外部） 输入变换 输出变换 逻辑 输出（外部） PLC 小结 数字式 控制 基本PID SLPC可编程序控制器 PLC可编程逻辑控制器 数字控制算法 变形PID 特殊PID 数字 控制器 * 1.何为差模干扰？何为共模干扰？ 2. 模拟量输入通道和模拟量输出通道各由哪些部分组成？每一部分的作用是什么？ 3. 试举出几种ＰＩＤ基本算式的改进形式，他们各有什么特点？ 第5章 练 习 * * 2．以对象数学模型辨识为基础的自整定方法 对象数学模型的辨识方法有施加扰动和不施加扰动两类。 * PID参数自整定的方法很多，我们这里仅介绍三种目前用得较多的方法。 一、改进型临界比例度法（继电限幅自整定法） 这是波形识别法中的一种参数自整定方法。用改进型临界比例度法的PID参数自整定控制系统结构示意图如下图所示。 图中 G（j?）为控制对象，N为具有继电特性的非线性环节。当系统处于自整定状态时，开关S置于位置2，S置于位置1时为系统正常工作状态，进行PID控制。 * 改进型临界比例度法整定PID参数的运行步骤： 1）使系统工作在有继电特性的非线性系统状态，产生自激振荡，求出临界比例系数KCP及临界振荡周期TCP。 2）按Ziegler－Nichols规则计算出PID参数KP、TI、TD的值。 改进型临界比例度自整定方法的特点是原理简单、整定速度快，但为求取KCP及TCP系统要产生等幅振荡，因此不宜多次使用。它适用于回路参数的初始整定，特别是系统开工时大量的回路整定。将用改进型临界比例度自整定方法求出的PID参数作为初值，在实时运行中再应用其它方法对参数进行修正。实时修正参数可用迭代法或专家法。 * 二．迭代自整定控制算法 在闭环控制系统中，假设调节器经初步整定的初始参数，通过推导出PID参数KP、TI、TD的迭代整定算式求出修正参数。 前述改进型临界比例度整定算式可用于确定初始整定参数，而迭代算式适用于在已有较好整定参数的基础上进行修正，逐渐趋近最佳参数。因此，可将两种方法结合起来进行PID参数自整定。 三、专家法PID参数自整定 用专家法自整定PID参数的调节器称为专家自整定调节器。这种PID参数自整定的过程实际上是模拟操作人员整定PID参数的判断和决策过程。专家PID调节器是在一般调节器结构的基础上，增加了由知识库和推理机构组成的参数自整定专家系统，其构成框图如下图所示。 * * l．知识库 知识库是将控制工程师整定系统的知识和经验进行整理归纳后，以一定表示法存入计算机中。参数自整定专家系统的知识库主要包括以下几方面的内容：过程响应曲线类型、控制目标类型及整定规则。下面分别加以说明。 （1）过程响应曲线类型 由于实际控制系统多种多样，因此系统响应曲线也可能是各种各样的，在构成知识库时尽量考虑周全又不能过于繁杂。根据给定值变化和负荷变化两种情况，将系统输出响应曲线分为给定值变化时和负荷扰动下的输出响应曲线如下图所示。 * 图中所示波形仅是按照响应曲线峰值个数分类，而对于每一类波形，由于其超调量、衰减比及振荡周期的不同，又可分为多种子类型。由于调节器整定参数时，是将实际观测的曲线与知识库中的曲线进行对照，按照最佳条件进行整定。因此，知识库中存入的响应曲线类型完善与否，对参数整定是否理想至关重要。一般需存几十种类型的曲线。 * （2）控制目标 下表列出几种控制目标类型。 * （3）整定规则 PID参数的整定规则都是经验性的，它是建立于控制工程师经验的基础上的，下面仅举出几条整定规则作为例子。 ①对给定值变化和干扰引起的输出响应采取不同的整定规则。 ②在P、I、D三个作用中，P是最基本的控制作用。当输出响应的超调量过大及衰减比过小时，减小KP。若最大偏差大，且趋于非周期过程时，增加KP。 ③一般取TI等于二分之一系统振荡周期，取TD=(1/3～1/4)TI。 ④输出响应曲线偏离给定值后长期回不来，减小TI。若波动较大则增大TI。 ⑤由于KP 过小和TI过大都将引起系统输出响应迟缓，难以稳定。但是两者情况有区别，前者表现为曲线飘动较大，变化无规则，后者则会逐渐接近给定值，据此可以判断需增大KP或减小TI