中国石油大学过程控制课件06 数字控制PID算法.ppt

数字PID —— 位置式 数字PID，位置式计算到终端执行器的输出 将三种作用汇集起来 数字PID —— 增量式 数字PID，增量式计算到达终端执行器的变化量 位置式和增量式的比较 位置式需由外部引入初始阀位值，增量式不需要 位置式需防积分饱和，增量式不会产生积分饱和 只有存在偏差时，增量式才会有输出 增量式容易实现从手动到自动的切换 PID改进方法 —— 不完全微分 PID改进方法 —— 其它 微分先行：将控制器的微分部分前移至测量通道中 积分分离 不灵敏区 （1） 被控量可以在一定范围变化，不必严格在给定值 （2） 避免阀频繁开关 数字控制的效果 改变控制周期会如何？ 连续控制时 控制参数为： 数字控制的效果 为何采用数字控制 可实现高级控制算法 可对过程进行监视 可实现过程优化 可实现诊断 * This slide is here to give the customer a perspective of where the HPM fits into the TPS scheme. Your presentation may not need this slide, or may need a completely different topology to get your point across -- you may have to ‘roll your own’ at your discretion here. This slide is typically geared at the customer with no existing Honeywell control systems. * 仅从静态增益来看，开度增加时希望阀的静态增益增大，选百分比阀。参见教材P32。 * * * * * 微分先行：改变设定值跳变引起的微分作用 数字PID控制 过程控制系统的发展 1、仪表化与局部自动化阶段(50~60年代) （1）基地式仪表和部分单元组合仪表，大多为气动仪表 （2）单输入－单输出控制系统； （3）保持温度、压力、流量、液位等工艺参数的稳定 确保生产安全运行； （4）分析和综合的理论基础为经典控制理论。 基地式仪表(压力控制器） 基地式仪表(压力控制器） 基地式仪表(温度控制器） 2、综合自动化阶段(60~70年代中期) （1）单元组合仪表和组装式仪表，计算机开始被应用，出现了DDC； （2）各种复杂的控制系统的出现（如串级控制、前馈—反馈复合控制、Smith预估控制以及比值、均匀、选择性控制等）； （3）分析和综合的理论基础发展到了现代控制理论。 单元组合仪表 流量传感器 流量控制器 执行器 3、全盘自动化阶段(70年代中期至今) （1）全盘自动化或管－控一体化； （2）如数字调节器、DCS、FCS、PLC （3）定值控制－最优控制、自适应控制； 单变量－多变量； 仪表控制－计算机分布式控制； （4）现代控制理论的应用，先进控制策略的应用等； 控制层网络 管理层网络 Web服务器 现场设备层 操作站 工程师站 DCS的物理层次示意 现场总线控制系统（FCS） Plant Information Network GUS 人机界面 HM 历史数据服务 PHD 工厂数据库系统 HPM 高性能过程控制器 远程 I/O FSC 故障安全控制器 NIM 实时数据服务 Engineer tools 工厂应用平台 APP/AM 应用过程平台 TPS DCS系统概貌 LCN UCN10 UCN1 PIN Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell (集散控制系统 DCS，操作站） (集散控制系统 DCS，控制机柜） 数字控制 中央控制室 现场 显示 现场调节 电缆，可能有几百米长 中央控制室中进行变量显示、 计算以及操纵阀门 数字PID控制 如何实现数字PID控制？ 数字PID的主要组成 下面来看看各个组成部分 信号采集 —— 采样速率 几乎没有信号丢失 连续信号 发生了什么？ 快速采样 慢速采样 信号采集 —— 采样速率 连续信号 发生了什么？失真 慢速采样 失真：当采样速率与信号的 变化相比太慢会造成失真。 Shannon定理：采样频率必须 大于等于信号最高频率的两倍。 信号采集 —— 信号保持 保持会改变动态吗？ 连续信号 零阶保持后的信号 在执行控制期间信号保持为上次采样的值 信号采集 —— 信号保持 连续信号 保持后的近似连