按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
4。 PID综合调试
比例作用，积分作用和微分作用的关系是：比例作用是主要调节作用，起主导作用。
积分作用是辅助调节作用；微分作用是补偿作用。
在实际调试时可按以下步骤进行。
1） 关掉积分作用和微分作用，先调P。即令I》3600秒，D = 0秒，将P由大往小调以达到能快速响应，又不产生振荡为好。并需结合量程进行定量估算。
2） P调好后再调I，I由大往小调，以能快速响应，消除静差，又不产生超调为好，或有少量超调也可以。I应考虑与系统惯性时间常数相匹配。一般I值和惯性时间差不多。
3） P、I调好后，再调D。一般的系统D =0，1或2。只有部分滞后较大的系统，D值才可能调大些。
4） PID参数修改后，可以少量修改给定值，观察系统的跟踪响应，以判断PID参数是否合适。
5） P值太小，I值太小或D值太大均会引起系统超调振荡。
6） 对于个别系统，如加温快降温慢，或升压快降压慢，或液位升得快降得慢等不平衡系统是很难控制的，更难兼顾动态指标，只能将P调大些，I值也调大些，牺牲动态指标来保证稳态指标。这是由系统的不可控制特性所决定的，而与PID调节器的性能无关。
PID菜单内各数值具体调整
PID参数的选取：如果选用的PID参数不合适，PID调节的结果很可能比二位式调节的结果还差，例如产生幅度很大的连续振荡，产生长时期不能消除的静差，或者是在系统受扰动后不能尽快复原等等，因此，根据被控对象的工况选取合适的PID参数，是用好PID调节仪表的关键。
在大多数场合，选择P=5％、I=210秒、D=30秒，就能达到较理想的调节效果。但对惰性特别大或加热功率特别不匹配的系统，就必须另行选取相应的参数。
一、 PID参数人工整定方法
PID参数的设置情况直接影响系统的调节结果。人工整定PID参数，最简单实用的方法就是使用“邻界比例法”来确定PID的参数。
具体方法是：将系统接成闭环，关掉I、D（即将参数积分时间I和微分时间D均设置为0），多次调节比例带P值的大小，使系统刚刚产生振荡，记录此时的比例带参数（XP1）及振荡周期时间（T），则正确的PID参数可以从下表中计算出来（以恒温调节系统为例说明）：
最终控制方式 比例带 积分时间 微分时间
纯比例控制 2 × XP1
P、I控制 2。2 × XP1 0。8 × T
P、I、D控制 1。67 × XP1 0。5 × T 0。12 × T
根据比例带XP1和振荡周期T，查上表后计算出合适的比例带、积分时间、微分时间三个参数的具体数值，再按仪表的设置步骤键入PID参数并稍作微调即可。
概括地说，比例带P设置的数值越大，系统越不会发生振荡，静差也越大；积分时间I设置的数值越大，积分的作用越不明显，消除静差所需的时间也越长，系统越不会发生振荡；微分时间D设置的数值越小，对比例带和积分的作用力越小，系统越不会发生振荡，但系统的响应速度也变得迟钝。积分的作用是使系统趋向稳定，而微分的作用是抑制超调，但会使系统趋向不稳定，微分与积分配合得当，就可获得尽快而稳定的调节过程。
一般建议：初次运行先以仪表出厂时已经设置的PID参数为基础，如发现系统一直在设定值上下产生非衰减性的振荡，可逐次把比例带P或积分时间I的数值增大三分之一左右，直至稳定。反之，如发现系统的静差消除过慢，可减小比例带P的数值或积分时间I的数值，直至稳定。如发现系统抗扰动的能力不够，可适当增强微分作用，即适当加大微分时间。
在一些工况固定的场合，只选用仪表的比例P和积分I功能，而把微分D功能关掉（设置为0），反而能取得理想的调节效果。
二、 自适应调节方式
该调节方式的基本原理是根据受控对象的实际升温速率、仪表的标称量程与设定值之间的比例、包括传感器响应速度及系统滞后特性等在内的系统综合工况，由仪表内部的计算机预算出加热功率的匹配状况，自动对加热功率的大小进行约束，并给出一个适宜的调节参数进行自动调节，并在调节过程中不断优化。
其最大特点是对使用者的素质要求不高，易学好用，适用的对象范围也较宽，通常情况下调节品质也较好。但自适应调节方式也存在着局限性，在某些被控对象变化特慢或扰动特大的系统中，可能得不到理想的效果。故在十分专业或调节品质要求十分高的超高精度场合应用较少。
总之，PID调节方式是多参数共同作用的高级调节方式，整定好后，仪表内部计算机就会把参数记存，只要工况不变，以后开机就不必再次整定。而自整定仪表，整定期间如有干扰发生，就将会给出错误的整定参数，二者各有优缺点。
三、 前馈加法整定步骤
①、首先将P、I、D 参数整定好，将前馈系数设为0。00，前馈偏值设为0。0将附屏设为In2。
②、系统投运在正常额定负载下，系统工作稳定后，读出附屏前馈输入值，计算出此时前馈量百分比值FFS。
③、假设前馈输入扰动为15％（在实际工况下，前馈输入扰动＝最大负荷－最小负荷），前馈加法作用为30％（此值越大，前馈加法作用越强）。 这两参数根据现场情况不同而不同，前馈主是起辅助作用。
④、 前馈系数FFS。K=30％/15％=2。00，前馈偏值FFS。B=…FFS。K*FFS=…2*FFS。
例如： 在锅炉的汽泡水位控制时，常把蒸汽流量作为前馈量引入进行超前调节。此时便可将IN2作为前馈输入。假设输入4～20mA，量程下限设为0，量程上限设为100。0。
蒸汽流量前馈加法作用的参数计算举例：
①、系统投运在正常额定负载下，系统工作稳定后，读出附屏前馈输入值，假设为75。0，计算出此时前馈量百分比值FFS=75。0/（100。0…0）=75％=0。75。
②、前馈输入扰动量的计算：假设此系统的最大蒸汽流量为85。0 t/h， 最小蒸汽流量为70。0 t/h，则前馈输入扰动＝（最大蒸汽流量…最小蒸汽流量）/（量程满度…量程零点）＝（85。0…70。0）/（100。0…0）=15％。
③、前馈加法作用的计算：前馈加法作用的值越大，前馈蒸汽流量对给水流量的影响越大。在实际调试中，应从小到大多试几个值。假设此时的前馈加法作用为30％。则前馈系数FFS。K =前馈加法作用/前馈输入扰动=30％/15％=2。0；
前馈偏值FFS。B = …（前馈系数*正常额定负载下前馈量百分比值）= …（FFS。K*FFS） = …（2。0*0。75）= …1。50。
④、则在控制参数菜单中，将PID的前馈系数FFS。K设置为2。0，前馈偏值FFS。B设为…1。50。
（在实际调试中，前馈系数FFS。K的值越大，对输出的影响越大；前馈偏值FFS。B的值，若没有经过以上公式计算，而随意输入，只会对刚加入前馈加法作用时的系统稳定性产生影响）
四、 本司仪表在现场应用的PID参数简介
以百特三冲量仪表锅炉20T链条炉的水位三冲量控制（XMPA7000）参数设定案例：
效果：正负3MM 工作模式：2
***********负荷波动较小时（方案1）**************
PID1：P=5％，I=8S，D=2S，
OUT上限=86％，下限=40％，变化率=30％；
PID2：P=38％，I=36S，D=0S，
OUT上限=94％；下限=30％；变化率=0。9％；
FFW：K=0。1，FFS=0。1
***********负荷波动较大时（方案2）**************
PID1：P=3％，I=28S，D=3S，
OUT上限=86％，下限=40％，变化率=15％；
PID2：P=17％，I=30S，D=0S，
OUT上限=95％，下限=10％，变化率=0。2％；
FFW：K=0。1，FFS=0。1
注意：
1、给水流量和蒸汽流量在量程设置时不能带小数点，其余按标准设计。
2、大力推荐第二套设计为准（其间“变化率”不能调节为0。1％，否则数值乱跳）。
1。 PID的功能大概如下：PID调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。均可以达到0。1％，甚至更高的控制要求。
比例作用定义：比例作用控制输出的大小与误差的大小成正比，当误差占量程的百分比达到P值时，比例作用的输出=100％，这P就定义为比例带参数。
积分作用定义：对某一恒定的误差进行积分，令其积分“I”秒后，其积分输出应与比例作用等同，这I就定义为积分时间。
微分作用定义：D是指微分作用的持续时间，是指从微分作用产生时刻起到微分作用衰减到零（接近零）所花的时间。
PID综合调试
比例作用，积分作用和微分作用的关系是：比例作用是主要调节作用，起主导作用。
积分作用是辅助调节作用；微分作用是补偿作用。
2。 内模PID应用就是内部模式的PID，如我们公司的调节仪表XMA系列，带有内部给定PID功能。
3。 典型的设计实例如我们公司的 XMPA7000系列，有两个PID调节器。
4。当前比较先进的PID算法有模糊PID控制，神经网络PID控制，人工智能PID控制算法等。
应用于传统的PID
1。首先将I，D设置为0，即只用纯比例控制，最好是有曲线图，调整P值在控制范围内成监界振荡状态。
记录下临界振荡的同期Ts
2。将Kp值=纯比例时的P值
3。如果控制精度=1。05％，则设置Ti=0。49Ts ； Td=0。14Ts ；T=0。014
控制精度=1。2％，则设置Ti=0。47Ts ； Td=0。16Ts ；T=0。043
控制精度=1。5％，则设置Ti=0。43Ts ； Td=0。20Ts ；T=0。09
PID参数的如何设定调节
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器（intelligent regulator），其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器（PLC），还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器（PLC） 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器（PLC）可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC…5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
1、开环控制系统
开环控制系统（open…loop control system）是指被控对象的输出（被控制量）对控制器（controller）的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
2、闭环控制系统
闭环控制系统（closed…loop control system）的特点是系统被控对象的输出（被控制量）会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈（ Negative Feedback），若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。
3、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性（stability），一个系统要能正常工作，首先必须是稳