④ 当KpKu< 1.5时 , 在对控制精度要求不高的场合仍可使用PI控制器 , 在这种情况下 , 微分作用已意义不大 。
2、衰减曲线法
衰减曲线法与临界比例度法不同的是 , 闭环设定值扰动试验采用衰减振荡(通常为4:1或10:l) , 然后利用衰减振荡的试验数据 , 根据经验公式求取控制器的整定参数 。 整定步骤如下:
(1) 在纯比例控制器下 , 置比例增益K为较小值 , 并将系统投入运行 。
(2) 系统稳定后 , 作设定值阶跃扰动 , 观察系统的响应 , 若系统响应衰减太快 , 则减小比例增益K;反之 , 应增大比例增益K 。 直到系统出现如图1(a)所示的4:1衰减振荡过程 , 记下此时的比例增益Ks及和振荡周期Ts数值 。
图1:
(3) 利用Ks和Ts值 , 按表2给出的经验公式 , 计算出控制器的参数整定值 。
表2
(4)10:1衰减曲线法类似 , 只是用Tr带入计算 。
采用衰减曲线法必须注意几点:
(1) 加给定干扰不能太大 , 要根据生产操作要求来定 , 一般在5%左右 , 也有例外的情况 。
(2) 必须在工艺参数稳定的情况下才能加给定干扰 , 否则得不到正确得 整定参数 。
(3) 对于反应快的系统 , 如流量、管道压力和小容量的液位调节等 , 要得到严格的4:1衰减曲线较困难 , 一般以被调参数来回波动两次达到稳定 , 就近似地认为达到4:1衰减过程了 。
(4) 投运时 , 先将K放在较小的数值 , 把Ti减少到整定值 , 把Td逐步放大到整定值 , 然后把K拉到整定值(如果在K=整定值的条件下很快地把Td放到整定值 , 控制器的输出会剧烈变化) 。
3、经验整定法
3.1方法一A:
① 确定比例增益
使PID为纯比例调节输入设定为系统允许最大值的60%~70% , 由0逐渐加大比例增益至系统出现振荡;再反过来 , 从此时的比例增益逐渐减小至系统振荡消失 , 记录此时的比例增益 , 设定PID的比例增益P为当前值的60%~70% 。
② 确定积分时间常数
比例增益P确定后 , 设定一个较大的积分时间常数Ti的初值 , 然后逐渐减小Ti至系统出现振荡 , 之后在反过来 , 逐渐加大Ti至系统振荡消失 。 记录此时的Ti , 设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180% 。
③ 确定积分时间常数Td
积分时间常数Td一般不用设定 , 为0即可 。 若要设定 , 与确定 P和Ti的方法相同 , 取不振荡时的30% 。
④ 系统带载联调 , 再对PID参数进行微调 , 直至满足要求 。
3.2方法一B:
① PI调节
a、纯比例作用下 , 把比例度从较大数值逐渐往下降 , 至开始产生周期振荡(测量值以给定值为中心作有规则得振荡) , 在产生周期性振荡得情况下 , 把此比例度逐渐加宽直至系统充分稳定 。
b、接下来把积分时间逐渐缩短至产生振荡 , 此时表示积分时间过短 , 应把积分时间稍加延长 , 直至振荡停止 。
② PID调节
a、纯比例作用下寻求起振点 。
b、加大微分时间使振荡停止 , 接着把比例度调得稍小一些 , 使振荡又产生 , 加大微分时间 , 使振荡再停止 , 来回这样操作 , 直至虽加大微分时间 , 但不能使振荡停止 , 求得微分时间的最佳值 , 此时把比例度调得稍大一些直至振荡停止 。
c、把积分时间调成和微分时间相同的数值 , 如果又产生振荡则加大积分时间直至振荡停止 。
3.3方法二:
另一种方法是先从表列范围内取Ti的某个数值 , 如果需要微分 , 则取Td=(1/3~1/4)Ti , 然后对δ进行试凑 , 也能较快地达到要求 。 实践证明 , 在一定范围内适当地组合δ和Ti的数值 , 可以得到同样衰减比的曲线 , 就是说 , δ的减少 , 可以用增加Ti的办法来补偿 , 而基本上不影响调节过程的质量 。 所以 , 这种情况 , 先确定Ti、Td再确定δ的顺序也是可以的 。 而且可能更快些 。 如果曲线仍然不理想 , 可用Ti、Td再加以适当调整 。
3.4方法三:
① 在实际调试中 , 也可以先大致设定一个经验值 , 然后根据调节效果修改 。
- 流量系统:P(%)40--100 , I(分)0.1--1
- 压力系统:P(%)30--70 ,I(分)0.4--3
- 液位系统:P(%)20--80 ,I(分)1—5
- 温度系统:P(%)20--60 ,I(分)3--10 , D(分)0.5--3
阶跃扰动投闭环 , 参数整定看曲线;先投比例后积分 , 最后再把微分加;
理想曲线两个波 , 振幅衰减4比1;比例太强要振荡 , 积分太强过程长;
动差太大加微分 , 频率太快微分降;偏离定值回复慢 , 积分作用再加强 。
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