自動調(diào)節(jié)基本知識課件

自動調(diào)節(jié)基本知識

——徐海娟自動調(diào)節(jié)基本知識1

生產(chǎn)過程自動化可以提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠和經(jīng)濟(jì)性，減少運(yùn)行人員，提高勞動效率，使得運(yùn)行人員從繁忙的體力勞動和緊張的精神負(fù)擔(dān)重解脫出來。生產(chǎn)過程自動化的主要內(nèi)容包括自動檢測、自動控制、順序控制、自動保護(hù)四個方面。一、基本概念1、自動檢測。利用檢測儀表自動地檢測和測量反應(yīng)生產(chǎn)過程運(yùn)行情況的各種物理量、化學(xué)量以及生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)，以監(jiān)視生產(chǎn)過程的進(jìn)行情況和趨勢，稱為自動檢測。2、自動控制。利用控制裝置自動地維持生產(chǎn)過程在規(guī)定工況下進(jìn)行，稱為自動控制。自動控制的目的就是為了使得表征生產(chǎn)過程的一些物理量保持在規(guī)定的數(shù)值上。3、順序控制。被控對象按時間、條件或順序有條不紊地、有步驟地自動進(jìn)行一系列操作，主要用于機(jī)組啟停、運(yùn)行和事故處理。4、自動保護(hù)。設(shè)備運(yùn)行異?；騾?shù)超限，及時發(fā)出報警并進(jìn)行必要的動作。

生產(chǎn)過程自動化可以提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠和2二、自動調(diào)節(jié)常用術(shù)語1、自動控制系統(tǒng)。由起控制作用的自動控制裝置和控制器控制的生產(chǎn)設(shè)備（被控對象），通過信號的傳遞、聯(lián)系所構(gòu)成的。簡而言之，被控對象和控制器通過信號的傳遞，相互聯(lián)系組成控制系統(tǒng)。2、被控對象?？刂频纳a(chǎn)過程或工藝設(shè)備稱為被控對象。3、偏差。調(diào)節(jié)參數(shù)的實(shí)際數(shù)值同給定值之間的差值，叫做偏差。4、控制量。被控對象中需要加以控制的物理量叫控制量或控制參數(shù)。5、給定值。根據(jù)生產(chǎn)要求，規(guī)定控制量應(yīng)達(dá)到并保持的數(shù)值，叫做控制量的給定值。6、輸入量。輸入到控制系統(tǒng)中并對控制參數(shù)產(chǎn)生影響的信號（包括給定值和擾動）。自動調(diào)節(jié)基本知識課件37、擾動。引起控制量變化的各種因素稱為擾動。有內(nèi)擾、外擾、階躍擾動。8、反饋。把輸出量的全部或部分信號送到輸入端輸入稱為反饋。包括正反饋和負(fù)反饋。9、開環(huán)與閉環(huán)。輸出量和輸入量之間存在反饋回路的系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)，反之稱為開環(huán)系統(tǒng)。10、控制器。用于控制系統(tǒng)的控制裝置稱為控制器。11、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。接收控制器輸出信號對被控對象施加作用的機(jī)構(gòu)。常見的有，電動、氣動、液動。三、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成和分類1、組成：現(xiàn)場系統(tǒng)大多用反饋控制系統(tǒng)，包括測量變送器、給定器、控制器、執(zhí)行器。給定器控制器執(zhí)行器被控對象測量變送器擾動+-7、擾動。引起控制量變化的各種因素稱為擾動。有內(nèi)擾、外擾、階42、分類（1）按控制系統(tǒng)組成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類①開環(huán)。只有正向作用，而無反饋，控制器只是根據(jù)直接或間接反映擾動輸入的信號來進(jìn)行控制的，這種控制方式也成為“前饋控制”。X為擾動，只要對擾動進(jìn)行的控制量合適，就可能及時消除擾動的影響，而使控制量不變。但是控制量沒有反饋，因此控制過程結(jié)束后，不能保證控制量等于給定值。在生產(chǎn)過程自動控制中，前饋控制不能單獨(dú)使用，但是用擾動補(bǔ)償?shù)姆椒▉砜刂瓶刂屏康淖兓鞘钟行У?、可取的?？刂破鲗ο骕GYμ2、分類控制器對象XGYμ5②閉環(huán)控制系統(tǒng)。指的是控制器和被挑對象之間既有正向作用，又有反向聯(lián)系的系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制目的是盡可能減少控制量與規(guī)定值之間的偏差，因此，它是根據(jù)控制量與其規(guī)定值的偏差進(jìn)行，通過不斷反饋、控制，最終消除誤差?？刂破鞅豢貙ο驡-Y控制器被控對象G-Y6③復(fù)合控制系統(tǒng)。在反饋的基礎(chǔ)上，加入對主要擾動的前饋控制。它實(shí)質(zhì)上是在閉環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上用開環(huán)通道提供一個時間上超前的輸入作用，以提高系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)性能。當(dāng)X作用到控制系統(tǒng)而控制量Y還沒有反應(yīng)之前，先由前饋補(bǔ)償裝置進(jìn)行粗調(diào)，盡快使控制作用m1在一開始就能大致抵消X的影響，使控制量Y不至于發(fā)生大的變化。如果由于m1的補(bǔ)償作用不是恰到好處，則通過閉環(huán)回路來進(jìn)行控制。因此，這類控制對于擾動作用X來說，能獲得比一般閉環(huán)控制更好的控制效果。前饋補(bǔ)償裝置被控對象控制器XGY-m1③復(fù)合控制系統(tǒng)。在反饋的基礎(chǔ)上，加入對主要擾動的前饋控制。它7四、調(diào)節(jié)器類型及其動態(tài)特性1、純比例調(diào)節(jié)器。所謂的P，就是比例作用，就是把調(diào)節(jié)器的輸入偏差乘以一個系數(shù)，作為調(diào)節(jié)器的輸出。輸出信號按比例、無延遲、無慣性地復(fù)現(xiàn)輸入信號，即輸出信號與輸人信號無論動態(tài)還是靜態(tài)都具有比例關(guān)系。（1）控制規(guī)律：Kp：比例增益。e是偏差

四、調(diào)節(jié)器類型及其動態(tài)特性（1）控制規(guī)律：Kp：比例增益。8（2）特點(diǎn)：控制及時，但是是有差控制

GC(s)G(s)D(s)E(s)G(s)：廣義對象過程對象多是高階慣性環(huán)節(jié)

（2）特點(diǎn)：控制及時，但是是有差控制GC(s)G(s)D(9自動調(diào)節(jié)基本知識課件102、積分調(diào)節(jié)器（I控制）

一、控制規(guī)律：

TI：積分時間

二、特點(diǎn)：無差控制

對階躍干擾，G(s)是高階慣性環(huán)節(jié)2、積分調(diào)節(jié)器（I控制）一、控制規(guī)律：TI：積分時間11消除余差，但穩(wěn)定性變差（相對純P控制）以下是積分時間對過渡過程的影響（純I控制）：消除余差，但穩(wěn)定性變差（相對純P控制）以下是積分時間對過渡過123、PI控制I控制響應(yīng)慢，工程上很少有單獨(dú)使用，一般都是PI控制。P：粗調(diào)；I：細(xì)調(diào)3、PI控制I控制響應(yīng)慢，工程上很少有單獨(dú)使用，一般都是PI134、微分控制（D）（1）控制規(guī)律

Td：微分時間。實(shí)際上不單獨(dú)使用（2）PD控制4、微分控制（D）（1）控制規(guī)律Td：微分時間。實(shí)際上不14實(shí)際PD：

實(shí)際PD：15自動調(diào)節(jié)基本知識課件165、PID5、PID17自動調(diào)節(jié)基本知識課件18五、參數(shù)整定PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例帶PB、積分時間Ti和和微分時間Td。一般可以通過理論計(jì)算來確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法。（1）經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場湊試法，即先確定一個調(diào)節(jié)器的參數(shù)值PB和Ti，通過改變給定值對控制系統(tǒng)施加一個擾動，現(xiàn)場觀察判斷控制曲線形狀。若曲線不夠理想，可改變PB或Ti，再畫控制過程曲線，經(jīng)反復(fù)湊試直到控制系統(tǒng)符合動態(tài)過程品質(zhì)要求為止，這時的PB和Ti就是最佳值。如果調(diào)節(jié)器是PID三作用式，那么要在整定好的PB和Ti的基礎(chǔ)上加進(jìn)微分作用。由于微分作用有抵制偏差變化的能力，所以確定一個Td值后，可把整定好的PB和Ti值減小一點(diǎn)再進(jìn)行現(xiàn)場湊試，直到PB、Ti和Td取得最佳值為止。顯然用經(jīng)驗(yàn)法整定的參數(shù)是準(zhǔn)確的。但花時間較多。為縮短整定時間，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①根據(jù)控制對象特性確定好初始的參數(shù)值PB、Ti和Td?？蓞⒄赵趯?shí)際運(yùn)行中的同類控制系統(tǒng)的參數(shù)值，或參使確定的初始參數(shù)盡量接近整定的理想值。這樣可大大減少現(xiàn)場湊試的次數(shù)。②在湊試過程中，若發(fā)現(xiàn)被控量變化緩慢，不能盡快達(dá)到穩(wěn)定值，這是由于PB過大或Ti過長引起的，但兩者是有區(qū)別的：PB過大，曲線漂浮較大，變化不規(guī)則，Ti過長，曲線帶有振蕩分量，接近給定值很緩慢。

五、參數(shù)整定19這樣可根據(jù)曲線形狀來改變PB或Ti。③PB過小，Ti過短，Td太長都會導(dǎo)致振蕩衰減得慢，甚至不衰減，其區(qū)別是PB過小，振蕩周期較短；Ti過短，振蕩周期較長；Td太長，振蕩周期最短。④如果在整定過程中出現(xiàn)等幅振蕩，并且通過改變調(diào)節(jié)器參數(shù)而不能消除這一現(xiàn)象時，可能是閥門定位器調(diào)校不準(zhǔn)，調(diào)節(jié)閥傳動部分有間隙（或調(diào)節(jié)閥尺寸過大）或控制對象受到等幅波動的干擾等，都會使被控量出現(xiàn)等幅振蕩。這時就不能只注意調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，而是要檢查與調(diào)校其它儀表和環(huán)節(jié)。（2）衰減曲線法是以4：1衰減作為整定要求的，先切除調(diào)節(jié)器的積分和微分作用，用湊試法整定純比例控制作用的比例帶PB（比同時湊試二個或三個參數(shù)要簡單得多），使之符合4：1衰減比例的要求，記下此時的比例帶PBs和振蕩周期Ts。如果加進(jìn)積分和微分作用，可按表3-4-2給出經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。若按這種方式整定的參數(shù)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對有些控制對象，控制過程進(jìn)行較快，難以從記錄曲線上找出衰減比。這時，只要被控量波動2次就能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，可近似認(rèn)為是4：1的衰減過程，其波動一次時間為Ts。

（3）臨界比例帶法，用臨界比例帶法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)時，先要切除積分和微分作用，讓控制系統(tǒng)以較大的比例帶，在純比例控制作用下運(yùn)行，然后逐漸減小PB，每減小一次都要認(rèn)真觀察過程曲線，直到達(dá)到等幅振蕩這樣可根據(jù)曲線形狀來改變PB或Ti。③PB過小，Ti過短，20時，記下此時的比例帶PBk(稱為臨界比例帶)和波動周期Tk，然后按表3-4-3給出的經(jīng)驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的參數(shù)值。按該表算出參數(shù)值后，要把比例帶放在比計(jì)算值稍大一點(diǎn)的值上，把Ti和Td放在計(jì)算值上，進(jìn)行現(xiàn)場觀察，如果比例帶可以減小，再將PB放在計(jì)算值上。這種方法簡單，應(yīng)用比較廣泛。但對PBk很小的控制系統(tǒng)不適用。（4）反應(yīng)曲線法，前三種整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法，都是在預(yù)先不知道控制對象特性的情況下進(jìn)行的。如果知道控制對象的特性參數(shù)，即時間常數(shù)T、時間遲延ξ和放大系數(shù)K，則可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器的參數(shù)。利用這種方法整定的結(jié)果可達(dá)到衰減率φ=0.75的要求。

自動調(diào)節(jié)并不難，復(fù)雜系統(tǒng)化簡單。整定要練硬功夫，圖形特征看熟練。趨勢讀定三要素：設(shè)定被調(diào)和輸出。三個曲線放一起，然后曲線能判讀。積分微分先去掉，死區(qū)暫時也不要。比例曲線最簡單，被調(diào)、輸出一般般。頂點(diǎn)谷底同時刻，升降同時同拐點(diǎn)。時，記下此時的比例帶PBk(稱為臨界比例帶)和波動周期Tk，21波動周期都一樣，靜態(tài)偏差沒法辦。比例從弱漸調(diào)強(qiáng)，階躍響應(yīng)記時間。時間放大十來倍，調(diào)節(jié)周期約在內(nèi)。然后比例再加強(qiáng)，沒有周期才算對。靜差消除靠積分，能消靜差就算穩(wěn)。不管被調(diào)升或降，輸出只管偏差存。輸入偏差等于零，輸出才會不積分。積分不可加太強(qiáng)，干擾調(diào)節(jié)成擾因。被調(diào)拐點(diǎn)零點(diǎn)間，輸出拐點(diǎn)仔細(xì)辨，積分拐點(diǎn)再靠前，既消靜差又不亂。微分分辨最容易，輸入偏差多注意。偏差不動微分死，偏差一動就積極。跳動之后自動回，微分時間管回歸。系統(tǒng)若有大延遲，微分超前最適宜。風(fēng)壓水位易波動，微分作用要丟棄。比例積分和微分，曲線判讀特征真。波動周期都一樣，靜態(tài)偏差沒法辦。22觀察曲線是發(fā)現(xiàn)問題的最方便的辦法。1、設(shè)定值。作為比較判斷依據(jù)；2、被調(diào)量波動曲線。3、PID輸出。就這么簡單。如果是串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，我們還要收集：4、

副調(diào)的被調(diào)量曲線；5、

PID輸出曲線。

為什么不收集副調(diào)的設(shè)定值了？因?yàn)橹髡{(diào)的輸出就是副調(diào)的設(shè)定啊。在一個比較復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，副調(diào)的被調(diào)量往往不只一個，那就有幾個收集幾個。

只有收集到了這些曲線后，你才能根據(jù)曲線的波動狀況進(jìn)行分析。

還有的調(diào)節(jié)系統(tǒng)更加復(fù)雜。投不好自動，總要去分析其原因，看看有什么干擾因素存在其中，你懷疑哪個因素干擾就把哪個曲線放進(jìn)來。一般的DCS都支持8組曲線在一個屏幕中，如果放不下，你就考慮怎么精簡吧。觀察曲線是發(fā)現(xiàn)問題的最方便的辦法。23六、SAMA圖SAMA圖是美國科學(xué)儀器制造協(xié)會（ScientificApparatusMaker’sAssociation）所采用的繪制圖例，它易于理解，能清楚地表示系統(tǒng)功能，廣泛為自動控制系統(tǒng)所應(yīng)用。

自動信號處理功能

測量或信號顯示功能

手動信號處理功能

FTLTPTTTZT

流量變送器

液位變送器

壓力變送器

溫度變送器

位置反饋

執(zhí)行機(jī)構(gòu)

∑△±÷×√

開方

乘法

除法

偏量

偏差

加法

六、SAMA圖自動信號處理功能測量或信號顯示功能手動24∫Kd/dtf(t)f(x)∑/N比例積分微分時間函數(shù)函數(shù)均值TA手動切換操作

手動增減操作

手動設(shè)置操作

A/MTTR＞＜≯手動/自動切換

切換

跟蹤

大選

小選

高限

H//LV≯≮≯A/D≮高報

低報

限速

限幅

模數(shù)轉(zhuǎn)換

低限

∫Kd/dtf(t)f(x)∑/N比例積分25P/II/PV/II/VD/A氣壓－電流

電流－氣壓

電壓－電流電流－電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換

R/VMV/V熱電阻－電壓

熱電偶－電壓

信號來源

MOHO電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

f(x)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

直行程閥

角行程閥

P/II/PV/II/VD/A氣壓－電流電流－氣壓26過程變量功能信號轉(zhuǎn)換A:分析I:指示E/P電/氣轉(zhuǎn)換F:流量R:記錄M/P脈沖/氣壓轉(zhuǎn)換I:電流T:變送器I/P電流/氣壓轉(zhuǎn)換L:液位E：測量元件P:壓力∫：積分器S:速度T:溫度HZ:頻率Z:位置過程變量功能信27自動調(diào)節(jié)基本知識課件28自動調(diào)節(jié)基本知識

——徐海娟自動調(diào)節(jié)基本知識29

生產(chǎn)過程自動化可以提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠和經(jīng)濟(jì)性，減少運(yùn)行人員，提高勞動效率，使得運(yùn)行人員從繁忙的體力勞動和緊張的精神負(fù)擔(dān)重解脫出來。生產(chǎn)過程自動化的主要內(nèi)容包括自動檢測、自動控制、順序控制、自動保護(hù)四個方面。一、基本概念1、自動檢測。利用檢測儀表自動地檢測和測量反應(yīng)生產(chǎn)過程運(yùn)行情況的各種物理量、化學(xué)量以及生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)，以監(jiān)視生產(chǎn)過程的進(jìn)行情況和趨勢，稱為自動檢測。2、自動控制。利用控制裝置自動地維持生產(chǎn)過程在規(guī)定工況下進(jìn)行，稱為自動控制。自動控制的目的就是為了使得表征生產(chǎn)過程的一些物理量保持在規(guī)定的數(shù)值上。3、順序控制。被控對象按時間、條件或順序有條不紊地、有步驟地自動進(jìn)行一系列操作，主要用于機(jī)組啟停、運(yùn)行和事故處理。4、自動保護(hù)。設(shè)備運(yùn)行異?；騾?shù)超限，及時發(fā)出報警并進(jìn)行必要的動作。

生產(chǎn)過程自動化可以提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠和30二、自動調(diào)節(jié)常用術(shù)語1、自動控制系統(tǒng)。由起控制作用的自動控制裝置和控制器控制的生產(chǎn)設(shè)備（被控對象），通過信號的傳遞、聯(lián)系所構(gòu)成的。簡而言之，被控對象和控制器通過信號的傳遞，相互聯(lián)系組成控制系統(tǒng)。2、被控對象?？刂频纳a(chǎn)過程或工藝設(shè)備稱為被控對象。3、偏差。調(diào)節(jié)參數(shù)的實(shí)際數(shù)值同給定值之間的差值，叫做偏差。4、控制量。被控對象中需要加以控制的物理量叫控制量或控制參數(shù)。5、給定值。根據(jù)生產(chǎn)要求，規(guī)定控制量應(yīng)達(dá)到并保持的數(shù)值，叫做控制量的給定值。6、輸入量。輸入到控制系統(tǒng)中并對控制參數(shù)產(chǎn)生影響的信號（包括給定值和擾動）。自動調(diào)節(jié)基本知識課件317、擾動。引起控制量變化的各種因素稱為擾動。有內(nèi)擾、外擾、階躍擾動。8、反饋。把輸出量的全部或部分信號送到輸入端輸入稱為反饋。包括正反饋和負(fù)反饋。9、開環(huán)與閉環(huán)。輸出量和輸入量之間存在反饋回路的系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)，反之稱為開環(huán)系統(tǒng)。10、控制器。用于控制系統(tǒng)的控制裝置稱為控制器。11、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。接收控制器輸出信號對被控對象施加作用的機(jī)構(gòu)。常見的有，電動、氣動、液動。三、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成和分類1、組成：現(xiàn)場系統(tǒng)大多用反饋控制系統(tǒng)，包括測量變送器、給定器、控制器、執(zhí)行器。給定器控制器執(zhí)行器被控對象測量變送器擾動+-7、擾動。引起控制量變化的各種因素稱為擾動。有內(nèi)擾、外擾、階322、分類（1）按控制系統(tǒng)組成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類①開環(huán)。只有正向作用，而無反饋，控制器只是根據(jù)直接或間接反映擾動輸入的信號來進(jìn)行控制的，這種控制方式也成為“前饋控制”。X為擾動，只要對擾動進(jìn)行的控制量合適，就可能及時消除擾動的影響，而使控制量不變。但是控制量沒有反饋，因此控制過程結(jié)束后，不能保證控制量等于給定值。在生產(chǎn)過程自動控制中，前饋控制不能單獨(dú)使用，但是用擾動補(bǔ)償?shù)姆椒▉砜刂瓶刂屏康淖兓鞘钟行У?、可取的?？刂破鲗ο骕GYμ2、分類控制器對象XGYμ33②閉環(huán)控制系統(tǒng)。指的是控制器和被挑對象之間既有正向作用，又有反向聯(lián)系的系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制目的是盡可能減少控制量與規(guī)定值之間的偏差，因此，它是根據(jù)控制量與其規(guī)定值的偏差進(jìn)行，通過不斷反饋、控制，最終消除誤差?？刂破鞅豢貙ο驡-Y控制器被控對象G-Y34③復(fù)合控制系統(tǒng)。在反饋的基礎(chǔ)上，加入對主要擾動的前饋控制。它實(shí)質(zhì)上是在閉環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上用開環(huán)通道提供一個時間上超前的輸入作用，以提高系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)性能。當(dāng)X作用到控制系統(tǒng)而控制量Y還沒有反應(yīng)之前，先由前饋補(bǔ)償裝置進(jìn)行粗調(diào)，盡快使控制作用m1在一開始就能大致抵消X的影響，使控制量Y不至于發(fā)生大的變化。如果由于m1的補(bǔ)償作用不是恰到好處，則通過閉環(huán)回路來進(jìn)行控制。因此，這類控制對于擾動作用X來說，能獲得比一般閉環(huán)控制更好的控制效果。前饋補(bǔ)償裝置被控對象控制器XGY-m1③復(fù)合控制系統(tǒng)。在反饋的基礎(chǔ)上，加入對主要擾動的前饋控制。它35四、調(diào)節(jié)器類型及其動態(tài)特性1、純比例調(diào)節(jié)器。所謂的P，就是比例作用，就是把調(diào)節(jié)器的輸入偏差乘以一個系數(shù)，作為調(diào)節(jié)器的輸出。輸出信號按比例、無延遲、無慣性地復(fù)現(xiàn)輸入信號，即輸出信號與輸人信號無論動態(tài)還是靜態(tài)都具有比例關(guān)系。（1）控制規(guī)律：Kp：比例增益。e是偏差

四、調(diào)節(jié)器類型及其動態(tài)特性（1）控制規(guī)律：Kp：比例增益。36（2）特點(diǎn)：控制及時，但是是有差控制

GC(s)G(s)D(s)E(s)G(s)：廣義對象過程對象多是高階慣性環(huán)節(jié)

（2）特點(diǎn)：控制及時，但是是有差控制GC(s)G(s)D(37自動調(diào)節(jié)基本知識課件382、積分調(diào)節(jié)器（I控制）

一、控制規(guī)律：

TI：積分時間

二、特點(diǎn)：無差控制

對階躍干擾，G(s)是高階慣性環(huán)節(jié)2、積分調(diào)節(jié)器（I控制）一、控制規(guī)律：TI：積分時間39消除余差，但穩(wěn)定性變差（相對純P控制）以下是積分時間對過渡過程的影響（純I控制）：消除余差，但穩(wěn)定性變差（相對純P控制）以下是積分時間對過渡過403、PI控制I控制響應(yīng)慢，工程上很少有單獨(dú)使用，一般都是PI控制。P：粗調(diào)；I：細(xì)調(diào)3、PI控制I控制響應(yīng)慢，工程上很少有單獨(dú)使用，一般都是PI414、微分控制（D）（1）控制規(guī)律

Td：微分時間。實(shí)際上不單獨(dú)使用（2）PD控制4、微分控制（D）（1）控制規(guī)律Td：微分時間。實(shí)際上不42實(shí)際PD：

實(shí)際PD：43自動調(diào)節(jié)基本知識課件445、PID5、PID45自動調(diào)節(jié)基本知識課件46五、參數(shù)整定PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例帶PB、積分時間Ti和和微分時間Td。一般可以通過理論計(jì)算來確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法。（1）經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場湊試法，即先確定一個調(diào)節(jié)器的參數(shù)值PB和Ti，通過改變給定值對控制系統(tǒng)施加一個擾動，現(xiàn)場觀察判斷控制曲線形狀。若曲線不夠理想，可改變PB或Ti，再畫控制過程曲線，經(jīng)反復(fù)湊試直到控制系統(tǒng)符合動態(tài)過程品質(zhì)要求為止，這時的PB和Ti就是最佳值。如果調(diào)節(jié)器是PID三作用式，那么要在整定好的PB和Ti的基礎(chǔ)上加進(jìn)微分作用。由于微分作用有抵制偏差變化的能力，所以確定一個Td值后，可把整定好的PB和Ti值減小一點(diǎn)再進(jìn)行現(xiàn)場湊試，直到PB、Ti和Td取得最佳值為止。顯然用經(jīng)驗(yàn)法整定的參數(shù)是準(zhǔn)確的。但花時間較多。為縮短整定時間，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①根據(jù)控制對象特性確定好初始的參數(shù)值PB、Ti和Td?？蓞⒄赵趯?shí)際運(yùn)行中的同類控制系統(tǒng)的參數(shù)值，或參使確定的初始參數(shù)盡量接近整定的理想值。這樣可大大減少現(xiàn)場湊試的次數(shù)。②在湊試過程中，若發(fā)現(xiàn)被控量變化緩慢，不能盡快達(dá)到穩(wěn)定值，這是由于PB過大或Ti過長引起的，但兩者是有區(qū)別的：PB過大，曲線漂浮較大，變化不規(guī)則，Ti過長，曲線帶有振蕩分量，接近給定值很緩慢。

五、參數(shù)整定47這樣可根據(jù)曲線形狀來改變PB或Ti。③PB過小，Ti過短，Td太長都會導(dǎo)致振蕩衰減得慢，甚至不衰減，其區(qū)別是PB過小，振蕩周期較短；Ti過短，振蕩周期較長；Td太長，振蕩周期最短。④如果在整定過程中出現(xiàn)等幅振蕩，并且通過改變調(diào)節(jié)器參數(shù)而不能消除這一現(xiàn)象時，可能是閥門定位器調(diào)校不準(zhǔn)，調(diào)節(jié)閥傳動部分有間隙（或調(diào)節(jié)閥尺寸過大）或控制對象受到等幅波動的干擾等，都會使被控量出現(xiàn)等幅振蕩。這時就不能只注意調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，而是要檢查與調(diào)校其它儀表和環(huán)節(jié)。（2）衰減曲線法是以4：1衰減作為整定要求的，先切除調(diào)節(jié)器的積分和微分作用，用湊試法整定純比例控制作用的比例帶PB（比同時湊試二個或三個參數(shù)要簡單得多），使之符合4：1衰減比例的要求，記下此時的比例帶PBs和振蕩周期Ts。如果加進(jìn)積分和微分作用，可按表3-4-2給出經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。若按這種方式整定的參數(shù)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對有些控制對象，控制過程進(jìn)行較快，難以從記錄曲線上找出衰減比。這時，只要被控量波動2次就能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，可近似認(rèn)為是4：1的衰減過程，其波動一次時間為Ts。

（3）臨界比例帶法，用臨界比例帶法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)時，先要切除積分和微分作用，讓控制系統(tǒng)以較大的比例帶，在純比例控制作用下運(yùn)行，然后逐漸減小PB，每減小一次都要認(rèn)真觀察過程曲線，直到達(dá)到等幅振蕩這樣可根據(jù)曲線形狀來改變PB或Ti。③PB過小，Ti過短，48時，記下此時的比例帶PBk(稱為臨界比例帶)和波動周期Tk，然后按表3-4-3給出的經(jīng)驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的參數(shù)值。按該表算出參數(shù)值后，要把比例帶放在比計(jì)算值稍大一點(diǎn)的值上，把Ti和Td放在計(jì)算值上，進(jìn)行現(xiàn)場觀察，如果比例帶可以減小，再將PB放在計(jì)算值上。這種方法簡單，應(yīng)用比較廣泛。但對PBk很小的控制系統(tǒng)不適用。（4）反應(yīng)曲線法，前三種整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法，都是在預(yù)先不知道控制對象特性的情況下進(jìn)行的。如果知道控制對象的特性參數(shù)，即時間常數(shù)T、時間遲延ξ和放大系數(shù)K，則可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器的參數(shù)。利用這種方法整定的結(jié)果可達(dá)到衰減率φ=0.75的要求。

自動調(diào)節(jié)并不難，復(fù)雜系統(tǒng)化簡單。整定要練硬功夫，圖形特征看熟練。趨勢讀定三要素：設(shè)定被調(diào)和輸出。三個曲線放一起，然后曲線能判讀。積分微分先去掉，死區(qū)暫時也不要。比例曲線最簡單，被調(diào)、輸出一般般。頂點(diǎn)谷底同時刻，升降同時同拐點(diǎn)。時，記下此時的比例帶PBk(稱為臨界比例帶)和波動周期Tk，49波動周期都一樣，靜態(tài)偏差沒法辦。比例從弱漸調(diào)強(qiáng)，階躍響應(yīng)記時間。時間放大十來倍，調(diào)節(jié)周期約在內(nèi)。然后比例再加強(qiáng)，沒有周期才算對。靜差消除靠積分，能消靜差就算穩(wěn)。不管被調(diào)升或降，輸出只管偏差存。輸入偏差等于零，輸出才會不積分。積分不可加太強(qiáng)，干擾調(diào)節(jié)成擾因。被調(diào)拐點(diǎn)零點(diǎn)間，輸出拐點(diǎn)仔細(xì)辨，積分拐點(diǎn)再靠前，既消靜差又不亂。微分分辨最容易，輸入偏差多注意。偏差不動微分死，偏差一動就積極。跳動之后自動回，微分時間管回歸。系統(tǒng)若有大延遲，微分超前最適宜。風(fēng)壓水位易波動，微分作用要丟棄。比例積分和微分，曲線判讀特征真。波動周期都一樣，靜態(tài)偏差沒法辦。50觀察曲線是發(fā)現(xiàn)問題的最方便的辦法。1、設(shè)定值。作為比較判斷依據(jù)；2、被調(diào)量波動曲線。3、PID輸出。就這么簡單。如果是串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，我們還要收集：4、

副調(diào)的被調(diào)量曲線；5、

PID輸出曲線。

為什么不收集副調(diào)的設(shè)定值了？因?yàn)橹髡{(diào)的輸出就是副調(diào)的設(shè)定啊。在一個比較復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，副調(diào)的被調(diào)量往往不只一個，那就有幾個收集幾個。

只有收集到了這些曲線后，你才能根據(jù)曲線的波動狀況進(jìn)行分析。

還有的調(diào)節(jié)系統(tǒng)更加復(fù)雜。投不好自動，總要去分析其原因，看看有什么干擾因素存在其中，你懷疑哪個因素干擾就把哪個曲線放進(jìn)來。一般的DCS都支持8組曲線在一個屏幕中，如果放不下，你就考慮怎么精簡吧。觀