電氣信息類專業(yè)英語翻譯Lesson PID Controllers and Other Controllers

1、比例-積分-微分控制器和其它控制器比例-積分-微分控制器 (PID)有時候另一種控制加在了PI控制器上，這種新的控制是微分作用，也稱為比率作用或超前。它的目的是預(yù)料過程率先查看誤差變化的時間速率，即微分。描述等式如下： (4-3B-1) 式中 = 微分或比率，時間單位為分鐘 因此，PID控制器有三個參數(shù)Kc 或PB, 或 和 ，必須整定這三個參數(shù)來達(dá)到滿意的控制。注意：只有一個微分整定參數(shù) ，對于生產(chǎn)者，它有相同的單位：分鐘。如上所述，微分作用是通過誤差求導(dǎo)，使控制器具有預(yù)料過程變化，也就是說，“預(yù)測未來”的能力。“預(yù)料”的程度由整定值 決定。 考慮如圖4-2B-1所示的熱交換器，并利用它通過

2、“預(yù)料過程變化的地方”來闡明其意思。假設(shè)入口過程溫度下降了一些，出口溫度會如圖4-3B-1所示的那樣相應(yīng)的下降。在時間ta，誤差量是正值且可能很小，因此，由PI 提供的控制修正量很小。然而，誤差的微分、誤差曲線的斜度是大的和正的，使得微分提供的控制修正量很大。通過查看誤差微分，控制器就可知被控量率圖4-3B-1 熱交換器控制先相當(dāng)快的遠(yuǎn)離參考點(diǎn)。因此可利用這個事實(shí)來幫助控制。在時間tb誤差依然是正的且必以前更大，由比例積分提供的控制更正量的大小也比以前的大，且仍然加到控制器的輸出來更大的打開蒸汽閥門，然而，在這個時刻的是誤差微分是負(fù)的，表明誤差正在減小，也就是說，被控量開始下降到參考點(diǎn)。再次利

3、用這個事實(shí)可知，自從誤差開始下降后，微分的作用開始從其他兩種形式中下降，通過這一點(diǎn)，過程將花費(fèi)較長的時間返回到參考點(diǎn)，然而，在參考點(diǎn)上下的超調(diào)和振蕩下降。 PID控制器應(yīng)用于長時間常數(shù)的系統(tǒng)中，典型的例子是溫度濃縮回路，短時間常數(shù)（小電容）的過程很快且易受噪聲干擾。此過程的典型例子是流量回路和控制液體流壓力的回路。考慮如圖4-3B-2所示的流量記錄， 圖4-3B-2 流量回路記錄由于快速變換的噪聲的微分?jǐn)?shù)值很大，因此微分形式的應(yīng)用僅僅造成了噪聲的放大。長時間常數(shù)的過程（大電容）通常是衰減的，因此不易受噪聲的干擾。然而，注意：你可能有一個長時間常數(shù)的過程，例如帶有噪聲熱敏電阻的溫度回路，在這種情

4、況下，應(yīng)用PID控制器前必須安裝熱敏電阻。式（4-3B-1）整理后得到“理想” PID控制器的傳遞函數(shù)如下：利用式（4-3A-3）和式（4-3A-4）給出的微分變量的相同的定義，采用拉普拉斯變換，整理得到：傳遞函數(shù)被稱為“理想的”是因?yàn)樵趯?shí)際中此微分計(jì)算不可能獲得的。用超前/滯后近似微分得到“實(shí)際的”傳遞函數(shù)為： (4-3B-2) 典型值范圍是0.05 到0.1。 總之，PID控制器有三個整定參數(shù)：增益或比例帶、復(fù)位時間或復(fù)位速率和速率時間。額定時間或微分時間總以分鐘為單位。PID控制器適用于不易受噪聲干擾的具有長時間常數(shù)的環(huán)路系統(tǒng)。微分形式的優(yōu)點(diǎn)是可以提供“查看過程快速變化的地方”的能力。比

5、例-微分控制器 (PD) 此類控制器用于純比例控制器被應(yīng)用但一定程度的“預(yù)料”被需要的過程中。描述公式如下：“理想的”傳遞函數(shù)是： PD控制器的缺點(diǎn)是用被控量偏差來操作，只有積分作用能夠消除偏差。然而，在相同的回路中，PD控制器能夠獲得比純比例控制器更高的增益，從而可造成更小的偏差。數(shù)字控制器和其它說明 如前所述，式（4-3B-2）是工業(yè)模擬控制器的傳遞函數(shù)，然而，數(shù)字控制器是式（4-3B-1）的離散形式。整定數(shù)字控制器的方法與整定模擬控制器的方法差別不大。在結(jié)束這節(jié)之前，有必要再對控制器作一些說明。式（4-3B-1）表明在任何時候，增益 都是變化的，這將影響積分和微分作用，因?yàn)?和 必須變換

6、以適應(yīng)Kc的變換。所有的模擬控制器都是這種類型，有時候其被指定為“相互作用控制器”。大部分基于微處理器的控制器也是這種類型。然而也有一些控制器用一個術(shù)語KI來替代Kc / ，用 KD替代 Kc 以避免這個問題，這就意味著三個整定參數(shù)是 Kc 、 KI和KD 。最后的說明是有關(guān)微分作用的內(nèi)容。改變控制器參考點(diǎn)的典型方法是通過如圖4-3B-3a所示的變化而引出的方法。當(dāng)此種情況發(fā)生時，誤差中引入節(jié)約變化。因?yàn)榭刂破鞑捎玫氖钦`差微分，所以此微分在控制器輸出中會產(chǎn)生一突然變化，如圖4-3B-3c所示?？刂破鬏敵鲋械淖兓遣槐匾模⑶铱赡軐^程操作有害。建議解決此類問題的途徑是用被控量微分的負(fù)數(shù) 圖4-3B-3 參考點(diǎn)變化的作用替代誤差微分，當(dāng)參考點(diǎn)恒定時，兩個微分相同，如下所示： 式中 當(dāng)引入?yún)⒖键c(diǎn)變化的時候，“新”的微分不產(chǎn)生突然變化，即刻之后，動態(tài)性能同以前一樣。采用的選擇權(quán)由模擬的或基于微處理器的控制器提供，且被指定為微分-控制變量。 避免微分問題的另一個可能的方法可利用數(shù)字控制器輕易獲得。即使操作者可能改變了如圖5-3B-3d所示的節(jié)約函數(shù)的參考點(diǎn)，此種選擇也能改變斜坡函數(shù)的參考點(diǎn)。斜坡函數(shù)的泄露由操作人員預(yù)先設(shè)定。 本單