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PID调节器的控制作用对过渡过程的影响

时间:2017-06-24 08:05来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
定值控制系统在动态时,被控量是不断变化的。被控量随时间而变化的过程称为控制系统的过渡过程。也就是系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。具体说就是在外界干扰发生后,看被控参数偏离给定值的变化情况;如果偏离以后能很快平稳地回复到给定值

定值控制系统在动态时,被控量是不断变化的。被控量随时间而变化的过程称为控制系统的过渡过程。也就是系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。具体说就是在外界干扰发生后,看被控参数偏离给定值的变化情况;如果偏离以后能很快平稳地回复到给定值,就认为该系统是好的。如果偏离的时间过长,距离过大,或回复不够平稳,则认为该系统是差的。故PID控制系统在整定和运行中,衡量系统质量的依据就是系统的过渡过程。
当系统的输入为阶跃变化时,系统的过渡过程表现有发散振荡、等幅振荡、衰减振荡、单调过程等形式。在多数情况下,都希望得到衰减振荡的过渡过程,且认为如图1所示的过渡过程最好,并把它作为衡量控制系统质量的依据。
PID控制系统过渡过程质量指标示意图
                                                 图1   过渡过程质量指标示意图

本文来自www.eadianqi.com

选用该曲线作为控制系统质量指标的理由是:它第一次回复到给定值较快,以后虽然又偏离了,但偏离不大,并且只有极少数几次振荡就稳定下来了。定量地看,第一个波峰B的高度是第二个波峰B′高度的4倍,所以这种曲线又叫做4:1衰减曲线。在调节器工程整定时,以能得到4:1的衰减过渡过程为最好,这时的调节器参数可叫最佳参数。
正确判断过渡过程曲线,对使用经验法、临界比例度法、衰减曲线法进行调节器参数整定时具有重要作用。这些方法都需要根据曲线是否达到临界状态和4:1状态,来调整比例度、积分时间、微分时间参数。因此,就需要弄清楚比例度、积分时间、微分时间对过渡过程产生什么样的影响。
1、比例度对过渡过程的影响
比例度越大,比例增益越小,过渡过程曲线越平缓,余差也越大;比例度越小,比例增益越大,则过渡过程曲线越振荡,原因是比例度与放大倍数成反比关系。
若被控对象是较稳定、滞后较小、时间常数较大、放大系数较小时,调节器的比例度可以选得小一些,以提高系统的灵敏度,使反应快一些,这样可以得到较好的过渡过程曲线。如果被控对象的滞后较大、时间常数较小、放大系数较大时,调节器的比例度应选得大些,才能达到稳定的要求。比例调节器虽然简单,但应用得当是可以满足很多使用要求的。通常比例度的选择范围是:温度控制20%-60%,压力控制30%-70%,流量控制40%-100%,液位控制20%-80%。调节器的比例度*对过渡过程质量指标的影响如表1所示。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
表1    比例度δ对过渡过程质量指标的影响
放大倍数Kc                       小←→大                              最大偏差A                       大←→小
比例度δ                            大←→小                              超调量B                          小←→大       
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