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调节器的参数整定

时间:2015-03-23 09:39来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
一个自动控制系统的过渡过程或者控制质量,与被控对象、干扰形式与大

  一个自动控制系统的过渡过程或者控制质量,与被控对象、干扰形式与大小、控制方案的确定及控制器参数整定有着密切的关系。在控制方案、广义对象的特性、控制规律都已确定的情况下,控制质量主要就取决于控制器参数的整定。在控制方案、广义对象的特性、控制规律都已确定的情况下,控制质量主要就取决于控制器参数的整定。所谓控制器参数的整定,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δ、积分时间TI和微分时间TD。
  参数整定的方法可以分为三类,即理论计算整定法、工程整定法和自整定法
  理论计算整定法主要是依据系统的数学模型,采用控制理论中的根轨迹法、频率特性法、对数频率特性法、扩充频率特性法等,经过理论计算确定调节器参数的数值。 这种方法只有理论指导意义。
  工程整定法主要是依靠工程经验,直接在过程控制系统的实际运行中进行。
  自整定法是对一个正在运行中的控制系统特别是设定值改变的控制系统,进行自动整定控制回路中的PID参数。

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  调节器参数整定的理论基础
  1. 控制系统的稳定性与衰减指数
  
  调节器参数整定的实质就是选择合适的调节器参数,使其闭环控制系统的特征方程的每一个根都能满足稳定性的要求。
  
  2. 控制系统的稳定裕量
  为了保证系统的过渡过程具有一定的稳定裕量,就要使闭环系统的特征根具有一定的衰减指数 。
  综上所述,无论是控制系统的稳定性、稳定裕量,还是控制系统的快速性、准确性均与系统的衰减率或衰减指数有关。所以,调节器参数整定的实质就是通过选择合适的调节器参数,以达到规定的衰减率或衰减指数,从而最终保证系统的控制质量。
  调节器参数的工程整定
  
  临界比例度法比较简单方便,容易掌握和判断,适用于一般的控制系统。但是对于临界比例度很小的系统不适用。因为临界比例度很小,则控制器输出的变化一定很大,被调参数容易超出允许范围,影响生产的正常进行。临界比例度法是要使系统达到等幅振荡后,才能找出δk与Tk,对于工艺上不允许产生等幅振荡的系统本方法亦不适用。锅炉给水系统和燃烧控制系,不允许振荡;大惯性环节本身不产生等幅振荡 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
  
  采用衰减曲线法必须注意以下几点。
  (1)加的干扰幅值不能太大,要根据生产操作要求来定,一般为额定值的5%左右,也有例外的情况。
  (2)必须在上艺参数稳定情况下才能施加干扰,否则得不到正确的δs、Ts、或δs’和T上升值。
  (3)对于反应快的系统,如流量、管道压力和小容量的液位控制等,要在记录曲线上严格得到4:1衰减曲线比较困难。一般以被控变量来回波动两次达到稳定,就可以近似地认为达到4:1衰减过程了。
  衰减曲线法比较简便,适用于一般情况下的各种参数的控制系统。但对于干扰频繁,计录曲线不规则,不断有小摆动的情况,由于不易得到准确的衰减比例度δs和衰减周期Ts,使得这种方法难于应用。
  
  4.三种工程整定方法的比较
  相同:三种工程整定方法都是通过试验获取某些特征参数,然后再按计算公式算出调节器的整定参数
  不同:反应曲线法通用性最强;临界比例度法和衰减曲线法都无需掌握被控过程的数学模型;从闭环试验对干扰有较好的抑制作用,开环试验对外界干扰的抑制能力很差的意义上说,减曲线法最好,临界比例度法次之,反应曲线法最差。
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