第1章 单回路反馈控制系统 4.ppt

* 过程控制工程 第1章 单回路反馈控制系统 第 4 课 Process Control Engineering 北京化工大学 信息科学与技术学院自动化系 宿翀 1.8.2 控制系统整定 目前基本控制器一般均为PID控制器（比例、积分、微分控制器） PID控制器整定，调节P、I、D参数，使得控制系统的控制性能指标达到满意。 一旦控制控制系统安装到位，控制系统的品质就取决于控制器的参数设置 ●整定的目的 对象特性、控制方案、干扰的形式和大小、 控制器参数整定 选择什么样的控制系统性能指标 常见的，如4：1衰减等，根据不同的实际情 况，有所不同。 教学进程 ● 整定方法 两类：理论计算和工程整定方法 1.8.2 控制系统整定 ●理论整定方法 基于控制原理的计算方法（时域法、频域法、根轨迹法等） 例子： 已知一广义对象传递函数为： 采用纯比列控制器，过渡过程4:1衰减，求 ?。 教学进程 ●工程整定方法 理论整定方法，必须要求已知各个环节的传递函数，对于一般的实际问题，难于满足。另外，理论计算也比较烦琐，工程上一般不采用。 工程整定方法，直接在闭合的控制回路中对控制器参数进行整定。经验方法，简单、方便，易于掌握，工程实际中广泛采用。 1.8.2 控制系统整定 教学进程 （1）临界比例度法 步骤： ●系统闭环 ●TI最大、TD最小 （没有积分、微分作用） ●比例度δ放到100%（K=1），由大往小逐渐改变，每改变一 次，通过设定值的改变给控制系统施加阶跃干扰，观察输出Y 的变化 ●若Y衰减振荡，则继续减小δ；若Y发散振荡，则应增大δ ●当Y出现等幅振荡（临界振荡），此时δk称为临界比例度， 振荡周期Tk称为临界周期。 工程整定方法 1.8.2 控制系统整定 教学进程 有了δk和Tk后，按经验公式确定δ、TI、TD，按此参数可使控制系统呈4：1衰减。若还有差距，可适当调整δ 1.8.2 控制系统整定 0 t Tk 等幅振荡曲线 临界周期 教学进程 ? δ% TI，min TD，min P 2δk ? ? PI 2.2δk 0.85Tk ? PID 1.7δk 0.5Tk 0.13Tk 1.8.2 控制系统整定 表1-5 临界比例度整定控制器参数经验公式 临界比例度法优点： 应用简单 缺点：有些实际系统不允许进行等幅振荡测试，另外，对象也必须是二阶以上系统，或是一阶加纯滞后的对象，否则，不能出现振荡。 教学进程 （2）衰减曲线法 与临界法类似 4：1衰减曲线： ●比例度δ放到100%（K=1），由大往小逐渐改变，每改变一 次，通过设定值的改变给控制系统施加阶跃干扰，观察输出Y的 变化 ●若Y衰减比大于4：1，则继续减小δ；若小于4：1，则应增 大δ，直到出现4：1衰减振荡，记录此时比例度δs和振荡周期 Ts ●按经验公式确定δ、TI、TD 工程整定方法 1.8.2 控制系统整定 教学进程 ? δ，% TI，min TD，min P δs ? ? PI 1.2δs 0.5Ts ? PID 0.8δs 0.3Ts 0.1Ts 1.8.2 控制系统整定 表1-6 衰减曲线法整定控制器参数经验公式 y t Ts 4:1衰减曲线 δs Ts 振荡周期 比例度 教学进程 1.8.2 控制系统整定 y t tr 10:1衰减曲线 δs tr 先比例，后积分，最后微分的顺序 优点：易于实际应用 缺点：有时4：1衰减不太好确定，只能近似 10：1衰减曲线： 与以上步骤相同，只是采用10：1衰减曲线，经验公式见教材 教学进程 （3）反应曲线法 测试广义对象的时间特性 步骤： ●系统开环、稳定（测量值等于给定值） ●手动操作控制器产生一个阶跃输出，它将作用于广 义对象上，记录Y的曲线（反应曲线） 工程整定方法 1.8.2 控制系统整定 教学进程 *