6简单控制系统的设计与参数整定.ppt

第6章 简单控制系统的设计与参数整定 控制系统原理方框图（传递函数） 1．过程（通道）静态特性K对控制品质影响的分析 2．过程（通道）动态特性对控制品质的影响 1）干扰通道动态特性对控制品质的影响 本节教学内容(16) 6.2.3检测环节、执行器及调节器正负作用选择 6.2.3.1传感器、变送器选择 6.3调节规律对控制品质的影响与调节规律选择 6.3调节规律对控制品质的影响与调节规律选择 本节教学内容(17) 6.4调节器参数的工程整定方法 对某一对象，用不同控制规律时阶跃干扰过程比较 被控变量 t 无控制作用 P PD PID PI 6.3.1.4 （PID）调节对系统控制品质的影响 上节教学内容(16) 给定值 被控量 干扰f 控制器 变送器 执行器 被控对象 + e 实测值 － 第6章 简单控制系统的设计与参数整定 6.2简单控制系统设计 6.3调节规律对控制品质的影响与调节规律选择 给定值 被控量 干扰f 控制器 变送器 执行器 被控对象 + e 实测值 － 第6章 简单控制系统的设计与参数整定 6.4调节器参数的工程整定方法 6.5 简单控制系统设计实例 第 7 章 复杂控制系统 6.3调节规律对控制品质的影响与调节规律选择 6.3.2调节规律的选择 1、比例控制（P） 适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出无差要求的系统， 2、比例积分控制（PI） 适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统。 3、比例微分控制（PD） 适用于控制通道滞后较大的系统。例如加热较慢的温度控制系统。 4、比例积分微分控制（PID） 适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统，应用最普遍的是温度控制系统与成分控制系统。 TT TC 也可根据τ0/T0来选择调节器的调节规律： τ0/T0＜0.2，用P或PI 0.2＜τ0/T0＜0.1，用PD或PID τ0/T0＞0.1，用简单控制系统效果不好。 应用于调节通道容量滞后较大、负荷变化较大、精度要求高的对象。 对于滞后很大，负荷变化很大的对象，PID调节也无法满足要求，应设计复杂调节系统 综合了各类调节作用的优点，所以有更高的调节质量。 PID 应用于调节通道容量滞后较大，但调节精度要求不高的对象。 系统对高频干扰特别敏感，系统输出易夹杂高频干扰。 增进调节系统的稳定度，可调小比例度，而加快调节过程，减小动态偏差和静差 PD 应用于调节通道容量滞后较小、负荷变化不大、精度要求高的调节系统。例如，流量调节系统。 对于滞后较大的对象，比例积分调节太慢，效果不好。 能消除静差，又控制灵敏 PI 负荷变化不显著，工艺指标要求不高的对象。 存在静差 灵敏、简单，只有一个整定参数； P 应 用 缺 点 优 点 调节规律 6.4调节器参数的工程整定方法 在控制系统设计或安装完毕后，被控对象、测量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了，不能任意改变。只能通过控制器参数的工程整定，来调整控制系统的稳定性和控制质量。 控制器参数的整定，就是按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器参数值。具体来说，就是确定最合适的控制器比例度P、积分时间TI，和微分时间TD。 给定值 ＋ － 测量变送器 控制器 执行器 对象 操作量 被控变量 干扰 控制器参数整定的方法很多，主要有两大类，一类是理论计算的方法，另一类是工程整定法。 理论计算的方法是根据已知的各环节特性及控制质量的要求，通过理论计算出控制器的最佳参数。这种方法由于比较繁琐、工作量大，计算结果有时与实际情况不甚符合，故在工程实践中长期没有得到推广和应用。 工程整定法是在已经投运的实际控制系统中，通过试验或探索，来确定控制器的最佳参数。这种方法是工艺技术人员在现场经常使用的。 6.4.1稳定边界法（临界比例度法） 6.4.2衰减曲线法 6.4.3响应曲线法 6.4.4 经验法 6.4.1稳定边界法（临界比例度法） 属于闭环整定方法，根据纯比例控制系统临界振荡试验所得数据（临界比例度Pm和振荡周期Tm），按经验公式求出调节器的整定参数。 （1） 置调节器Ti? ?， Td=0，比例度P ?较大值，将系统投入运行。 （2） 逐渐减小P ，加干扰观察，直到出现等幅减振荡为止。记录此时的临界值Pm和Tm。 y(t) Tm 系统临界振荡曲线 t 根据Pm和Tm，按经验公式计算出控制器的参数整定值。 整定参数 调节规律 P（%） Ti Td P 2Pm —