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调节器的PID参数整定.pdf

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洛阳师范学院学报年第期 调节器的参数整定 张栓记,胡敏 洛阳师范学院,河南洛阳 摘要目前,以为基础的控制系统自动投入率普遍较低,参数的整定方法不易为 技术人员掌握,本文从比例、积分、微分的理想模型入手,分析了参数对控制过程的影 响,并介绍了三种调节器参数的整定方法 关键词性能指标参数整定方法 中图分类号巴十文献标识码文章编号一一一 以控制规律构成的自动调节系统,是实为人们所掌握,而且理论方法求得的数学模型与 , 现生产过程自动化的重要手段自动调节系统控被控对象的真实模型还有一定差距,正是因为如 制质量的好坏直接影响着工业过程的经济性和安此,工程整定法深受人们的欢迎 ,, 全性然而工业上现有的自动调节系统投入率控制系统性能指标 ,,, 却很低通过对近十个工厂的调查我们发现衡量控制系统工作优劣的依据是控制系统的 ,, 自动调节系统的投人率还不到也就是说性能指标,这里我们给出两个指标 有一半以上的自动调节系统没有在工业控制中发有衰减曲线或衰减率功二 ,, 挥作用这不仅造成了设备的资源浪费也影响如图所示为第一个波峰的高度为第 到工业过程的经济运行影响自动调节系统投运二个波峰的高度衰减曲线为 的因素归结起来有三种调节器参数的整定第二个波峰的高度第一个波峰的高度二 方法没有被人们很好掌握测量元件和放大器的衰减率价二一二 设置不甚合理执行机构或调节阀方面的原因 本文主要讨论调节器参数的整定方法,首先 给出控制系统的性能指标,探讨一下比例带、积 分时间、微分时间对调节系统的影响,然后给出 几种调节器参数的工程整定法 调节器参数对自动调节系统的 图衰减曲线示意图 影响 于, 调节器参数的整定方法对反应较快的对象例如锅炉给水流 、、、, 所谓调节器参数的整定,就是选择合适的比量管道压力汽包液位炉膛负压等要严格 , 例带、积分时间和微分时间,使自动调节系统工看出衰减曲线或少衰减率是困难的 ,,, 作在最佳的状态这时往往只能定性的识别以波动次数为准 二,二 调节器参数的整定方法主要有理论建对于要求衰减率价的系统一般以向」波 , 模法、工程整定法理论建模法主要根据系统的动二次向下波动一到二次为宜 。 ,,各 数学模型用控制理论的稳定判据求得满足工界最小即比例带和积分时间的乘积 , 艺运行的调节器参数,这种方法的缺点是需要知最小上述指标中的第条是系统稳定的必要 ,, 道或能够求出控制对象的数学模型,它要用到控条件一般地按功求出的调节器参数往 ,, 制理论和数学方面的有关知识,比较复杂,不易往不只一组若要控制系统有好的稳态品质又 收稿日期一一 作者简介张栓记一,男,河南汝州人,高级工程师 ©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net 洛阳师范学院学报年第期·· 有好的暂态品质,即扰动曲线能稳、准、快地接的稳定性差 近原来的状态,还须有第二个条件占。,界最小一般地,调节器积分时间的选择应根据 比例带吞。、积分时间界、微分时间几对系被调对象的特性来决定,对压力、流量等滞后不 ,, 统控制过程的影响大的对象双可选得小一些对温度等滞后较大 的对象,双可选得大一些事实上,积分作用是 比例带和比例作用对动态偏差的细调,可以消除系统稳定时的偏 , 设定值差即可以消除静态偏差 〔被控制童 午呼衅牵听积分作用对调节过程的影响可以总结如下 物积分作用主消静 , 图比例作用框图大则调节时间长稳定性好 小则调节时间短,稳定性差 比例作用是指调节器的输出和输人偏差成正对象滞后小时宜置小,大时宜置大 比,如图所示微分时间兀与微分作用 △价△。洛。△。微分作用是指调节器的输出与输人偏差的微 式中△。、△分别为比例调节器的输入偏差和分成正比,其理想特性方程为 输出,民为比例带,凡为放大倍数,比例带与放△兀凌击 大倍数互为倒数,即。。式中,几为微分时间,△为调节器的输出变化 由上式可知,占。大时,邝。小,若有偏差,量由式可知,对同一,凡大时,微分作用 △变化较小,即比例带大时,比例作用微弱,系强,系统达到稳定需要的时间较短,系统的稳定 统达到稳定需要的时间较长,系统的稳定性好性差凡小时,微分作用弱,系统达到稳定需要 。 反之,占小时,邝。大,若有偏差,△变化较的时间较长,系统的稳定性好事实上,微分的 大,即比例带小时,比例作用强,系统达到稳定超前调节作用是加快消除动态偏差的,用于滞后 需要的时间较短,系统的稳定性差较大的对象 一般地,当调节器输出变化很小而引起被调微分作用对调节过程的影响可以总结如下 量变化较大时,应将比例带置于较大的数值当微分作用提前动 调节器输出变化很大而被调量变化很小时,应将大则调节时间短,稳