骤如下。
选择最短采样周期Tmin,求出临界比例度Su和临界振荡周期Tu。具体方法是将Tmin输入计算机,只有P环节控制,逐渐缩小比例度,直到系统产生等幅振荡。此时的比例度即为临界比例度Su,振荡周期称为临界振荡周期Tu。选择控制度为:
(2-15)
通常当控制度为1.05时,表示数字控制方式与模拟方式效果相当。根据计算度,查表2-1可求出Kp,Ti,Td。
表2-1 扩充临界比例度法整定参数表
参 数 控制度 控制规律 T Kp Ti Td PI 1.05 PID 0.03Tu 0.014Tu 0.53Su 0.88Tu 0.63Su 0.49Tu / 0.14Tu PI 1.2 PID 0.05Tu 0.43Tu 0.49Su 0.91Tu 0.47Su 0.47Tu / 0.16Tu 6
PI 1.5 PID 0.14Tu 0.09Tu 0.42Su 0.99Tu 0.34Su 0.43Tu / 0.20Tu PI 2.0 PID 0.22Tu 0.16Tu 0.36Su 1.05Tu 0.27Su 0.4Tu / 0.22Tu 2)扩充响应曲线法
若已知系统的动态特性曲线,可以采用和模拟调节方法一样的响应曲线法进行整定,其步骤如下。
断开微机调节器,使系统手动工作,当系统在给定值处处于平衡后,给一阶跃输入。用仪表记录被调参数在此阶跃作用下的变化过程曲线。如图2-12所示。
图2-12 阶跃信号下的曲线 动画讲解 图片说明
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在曲线最大斜率处做切线,求得滞后时间t,对象时间常数τ以及它们的比值τ/t。根据所求得的τ,t和τ/t值,查表2-2求得值Kp,Ti,Td。
表2-2 扩充响应曲线法整定参数表
参 数 控制度 控制规律 T Kp Ti Td PI 1.05 PID 0.1t 0.05t 0.84τ/t 1.15τ/t 0.34t 2.0t / 0.45t PI 1.2 PID 0.2t 0.15t 0.78τ/t 1.0τ/t 3.6t 1.9t / 0.55t PI 1.5 PID 0.50t 0.34t 0.68τ/t 3.9t / 0.65t 0.85τ/t 1.62t PI 2.0 PID 0.8t 0.6t 0.57τ/t 0.6τ/t 4.2t 1.5t / t 2.3.2 经验法
在实际工作过程中,由于被调对象的动态特性不是很容易确定,即使确定了,不仅计算困难,工作量大,往往其结果与实际相差较大,甚至事倍功半。因此,在实际生产过程中采用的是经验法。即根据各调节作用的规律,经过闭环试验,反复凑试,找出最佳调节参数。微机调速器参数最终要在现场试
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验好后,才能选出最优参数。厂家有规定的参考值,有一个范围,是理论计算出来的。因此要选择出最优参数,就必须在生产现场进行试验做记录曲线后方能得到。
2.3.3 凑试法确定PID调节参数
凑试法是通过模拟(或闭环)运行观察系统的响应(例如,阶跃响应)曲线,然后根据各调节参数对系统响应的大致影响,反复凑试参数,以达到满意的响应,从而确定PID的调节参数。增大比例系数Kp一般将加快系统的响应,这有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。增大式(2-2)中的Td有利于加快系统响应,使超调量减小,稳定性增加,但对于干扰信号的抑制能力将减弱。在凑试时,可参考以上参数分析控制过程的影响趋势,对参数进行先比例,后积分,再微分的整定步骤。其具体步骤如下:
首先整定比例部分。将比例系数由小调大,并观察相应的系统响应,
直至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差小到允许的范围之内,并且响应曲线已属满意,那么只需要用比例调节器即可,最优比例系数可由此确定。
当仅调节比例调节器参数,系统的静差还达不到设计要求时,则需
加入积分环节。整定时,首先置积分常数Ti为一个较大值,经第一步整定得到的比例系数会略为缩小(如减小20%),然后减小积分常数,使系统在保持良好动态性能的情况下,静差得到消除。在此过程中,可根据响应曲线的好坏反复修改比例系数和积分常数,直至得到满意的效果和相应的参数。
若使用比例积分器,能消除静差,但动态过程经反复调整后仍达不
到要求,这时可加入微分环节。在整定时,先置微分常数Td为零,在第二步整
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定的基础上,增大Td,同时相应地改变Kp和Ti,逐步凑试,以获得满意的调节效果和参数。
应该指出,在整定中参数的选定不是惟一的。事实上,比例、积分和微分三部分作用是相互影响的。从应用角度来看,只要被控制过程的主要性能指标达到设计要求,那么比例、积分和微分参数也就确定了。表2-3给出了一些常见的调节器参数选择范围。
表2-3 常见被调量PID参数经验选择范围
参 数 被调量 特 点 Kp Ti/ min Td/ min 流量 时间常数小,并有噪声,故Kp比较小,Ti较小,不用微分 1~2.5 0.1~1 温度 对象有较大滞后,常用微分 1.6~5 3~10 0.5~3 压力 对象的滞后不大,不用微分 1.4~3.5 0.4~3 液位 允许有静差时,不用积分和微分 1.25~5 92 93 94
(3)总结
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