參數(shù)調(diào)節(jié)原理和整定方法演示文稿

參數(shù)調(diào)節(jié)原理和整定方法演示文稿當前第1頁\共有33頁\編于星期四\20點（優(yōu)選）參數(shù)調(diào)節(jié)原理和整定方法.當前第2頁\共有33頁\編于星期四\20點總貌PID控制概述P比例調(diào)節(jié)I積分調(diào)節(jié)D微分調(diào)節(jié)什么樣的PID參數(shù)為最佳CS3000系統(tǒng)PID參數(shù)整定方法FOXBRO系統(tǒng)PID參數(shù)整定方法總結(jié)當前第3頁\共有33頁\編于星期四\20點PID控制概述什么是PID控制? 它是比例、積分和微分控制的簡稱：Proportional-Integral-DifferentialController反饋控制 －根據(jù)偏差進行的控制PID調(diào)節(jié)器閥門被控對象測量變送器設(shè)定值偏差當前第4頁\共有33頁\編于星期四\20點P比例調(diào)節(jié)P：比例調(diào)節(jié)

在P調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出信號u與偏差信號e成比例，即u=Kce（kc稱為比例增益）但在實際控制中習慣用增益的倒數(shù)表示δ=1/kc(δ稱為比例帶) 不同的DCS使用不同的參數(shù)作為P的調(diào)節(jié)參數(shù)，以CS3000為例，選用δ比例帶為調(diào)節(jié)參數(shù)，單位％?？梢岳斫鉃椋?/p>

若測量儀表的量程為100℃則δ＝50%就表示被調(diào)量需要變化50℃才能使調(diào)節(jié)閥從全關(guān)到全開。δ值越大，作用越弱，δ值越小，作用越強。實質(zhì)上是表示調(diào)節(jié)閥開度的百分比與被調(diào)量偏差變化的百分比的比值。？

當前第5頁\共有33頁\編于星期四\20點P比例調(diào)節(jié)（a）δ越大 調(diào)節(jié)閥的動作幅度小，變化平穩(wěn)，甚至無超調(diào)，但余差大，調(diào)節(jié)時間長。（b）δ減小 調(diào)節(jié)閥動作幅度加大，被調(diào)量來回波動，余差減小。（c）δ進一步減小 被調(diào)量波動加?。╠）δ為臨界 被調(diào)量等幅振蕩波動（e）δ小于臨界 被調(diào)量法散振蕩當前第6頁\共有33頁\編于星期四\20點P比例調(diào)節(jié)P比例調(diào)節(jié)特點比例調(diào)節(jié)反應(yīng)速度快，輸出與輸入同步，沒有時間滯后，其動態(tài)特性好。比例調(diào)節(jié)的結(jié)果不能使被調(diào)參數(shù)完全回到給定值，而產(chǎn)生余差。P的一般選取范圍壓力調(diào)節(jié)：30~70%流量調(diào)節(jié)：60~300%液位調(diào)節(jié)：40~100%溫度調(diào)節(jié)：40~80%當前第7頁\共有33頁\編于星期四\20點I積分調(diào)節(jié)I：積分調(diào)節(jié)一般用于控制系統(tǒng)的準確性，消除余差。對于同一偏差信號，積分常數(shù)越大，表示積分調(diào)節(jié)作用越強；積分常數(shù)就表示了積分作用的大小。積分常數(shù)的倒數(shù)叫積分時間，用TI表示。不同的DCS使用不同的參數(shù)作為I的調(diào)節(jié)參數(shù)，以CS3000為例，選用積分時間為調(diào)節(jié)參數(shù)，單位：s?？梢岳斫鉃椋褐翟酱?，作用越弱。一般不單獨使用純積分調(diào)節(jié)器當前第8頁\共有33頁\編于星期四\20點I積分調(diào)節(jié)只要偏差不為零，控制輸出就不為零，它就要動作到把被調(diào)量的靜差完全消除為止，積分調(diào)節(jié)的特性就是無差調(diào)節(jié)。積分速度大，調(diào)節(jié)閥的速度加快，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，當積分速度大到超過某一臨界值時，整個系統(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)定。當前第9頁\共有33頁\編于星期四\20點I積分調(diào)節(jié)積分速度對調(diào)節(jié)過程的影響增大積分速度 調(diào)節(jié)閥的速度加快，但系統(tǒng)穩(wěn)定性降低 當積分速度達到并超過臨界值時，整個 系統(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)定，發(fā)散震蕩過程。減小積分速度 調(diào)節(jié)閥的速度減慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性增加， 但調(diào)節(jié)速度變慢 無論增大還是減小積分速度，被調(diào)量最 后都沒有余差。當前第10頁\共有33頁\編于星期四\20點I積分調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)的比較： 積分調(diào)節(jié)可以消除靜差。但對比例調(diào)節(jié)來說，當被調(diào)參數(shù)突然出現(xiàn)較大的偏差時，調(diào)節(jié)器能立即按比例地把調(diào)節(jié)閥的開度開得很大，但積分調(diào)節(jié)器就做不到這一點，它需要一定的時間才能將調(diào)節(jié)閥的開度開大或減小，因此，積分調(diào)節(jié)會使調(diào)節(jié)過程非常緩慢。總之，比例調(diào)節(jié)能及時進行調(diào)節(jié)，積分調(diào)節(jié)可以消除靜差。 但它的輸出有段積累過程，過渡過程進行的十分緩慢，如果系統(tǒng)干擾作用頻繁，更顯得十分乏力，單獨的積分調(diào)節(jié)系統(tǒng)較罕見，它作為一種輔助調(diào)節(jié)規(guī)律與比例調(diào)節(jié)一起組成比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律。當前第11頁\共有33頁\編于星期四\20點P與I調(diào)節(jié)過程的比較當前第12頁\共有33頁\編于星期四\20點PI調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié)(PI調(diào)節(jié)) 積分調(diào)節(jié)可以消除靜差,但有滯后現(xiàn)象，比例調(diào)節(jié)沒有滯后現(xiàn)象，但存在靜差。 PI調(diào)節(jié)就是綜合P、I兩種調(diào)節(jié)的優(yōu)點，利用P調(diào)節(jié)快速抵消干擾的影響，同時利用I調(diào)節(jié)消除殘差。一般在P調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上增加I調(diào)節(jié)需適當減少比例作用，增大比例度當前第13頁\共有33頁\編于星期四\20點D微分調(diào)節(jié)D：微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)一般只與偏差的變化成比例，偏差變化越劇烈，調(diào)節(jié)輸出作用越強。從而及時抑制偏差增長，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。微分調(diào)節(jié)主要用于調(diào)節(jié)對象有大的傳遞滯后和容量滯后。（例如溫度與大容量液位）微分一般用微分時間表示，單位S，用TD表示。在實際使用過程中，值越大作用越強。要注意，微分調(diào)節(jié)器不能單獨作用，必須配合使用，并且微分調(diào)節(jié)無法消除余差，只對偏差變化速度有反應(yīng)，與偏差大小無關(guān)。當前第14頁\共有33頁\編于星期四\20點純P作用下的階躍響應(yīng)純P調(diào)節(jié)為有差調(diào)節(jié)比例作用越強，穩(wěn)態(tài)誤差越小，響應(yīng)快，但超調(diào)大當前第15頁\共有33頁\編于星期四\20點PI作用下的階躍響應(yīng)引入積分，消除了余差積分作用越強，響應(yīng)速度越快，超調(diào)大，振蕩加劇當前第16頁\共有33頁\編于星期四\20點PI作用下的階躍響應(yīng)在同樣積分作用下，減小比例作用，可增加系統(tǒng)穩(wěn)定。當前第17頁\共有33頁\編于星期四\20點PD作用下的階躍響應(yīng)引入微分項，提高了響應(yīng)速度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但不能消除系統(tǒng)余差當前第18頁\共有33頁\編于星期四\20點PD作用下的階躍響應(yīng)相同比例作用情況下，微分作用越強，響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)越穩(wěn)定當前第19頁\共有33頁\編于星期四\20點PID作用下的階躍響應(yīng)PD的基礎(chǔ)上引入積分項，就能達到理想的性能指標，針對不同的調(diào)節(jié)回路，需要的指標不一樣，因此引入的調(diào)節(jié)參數(shù)也就不一樣。當前第20頁\共有33頁\編于星期四\20點PID參數(shù)的工程整定法動態(tài)特性參數(shù)法穩(wěn)定邊界法衰減曲線法經(jīng)驗法實際生產(chǎn)過程中，不可能讓生產(chǎn)工藝產(chǎn)生較大波動，以上方法不通用也不實際，故本文主要對經(jīng)驗法詳細介紹當前第21頁\共有33頁\編于星期四\20點PID參數(shù)的工程整定法經(jīng)驗法 即先確定一個調(diào)節(jié)器的參數(shù)值P和I，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P或I，根據(jù)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P和I就是最佳值。當前第22頁\共有33頁\編于星期四\20點什么樣的PID參數(shù)為最佳衰減比過渡過程曲線上第一個波峰和第二個波峰的峰值比，即B:B’,一般為4~10最好.余差過渡過程終了時，被控變量的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之間的差,即C，要盡量為0過渡時間控制系統(tǒng)受到擾動后，重新回到新的穩(wěn)態(tài)的最短時間。越短越好。過渡時間當前第23頁\共有33頁\編于星期四\20點位號位號注釋位號標志功能塊模式報警狀態(tài)測量值設(shè)定值輸出值輸出指針工程單位設(shè)定值指針測量值棒狀圖測量值上限測量值下限報警設(shè)置CS3000儀表面板當前第24頁\共有33頁\編于星期四\20點CS3000儀表面板輸出值指針設(shè)定值指針功能塊模式報警狀態(tài)位號位號注釋位號標志測量值棒狀圖測量值上下限工程單位

當前第25頁\共有33頁\編于星期四\20點改變模式手動自動串級CS3000操作儀表面板當前第26頁\共有33頁\編于星期四\20點CS3000調(diào)整窗口比例帶表；值越大，作用越小，范圍0-1000%積分時間；值越大，作用越小，范圍0.1-10000s微分時間；值越大，作用越大，范圍0-10000s要進行PID參數(shù)調(diào)節(jié)，首先必須要有權(quán)限。顯示“=”表示可以進行參數(shù)修改，顯示“：”表示不能對參數(shù)進行修改。默認值班長有權(quán)限修改。進行PID參數(shù)調(diào)節(jié)時，建議按下保留按鈕，以方便在切換畫面后觀察保留的趨勢，PID參數(shù)調(diào)整完后必須取消。實時曲線觀察窗口當前第27頁\共有33頁\編于星期四\20點CS3000系統(tǒng)PID參數(shù)整定方法無擾動切換勿擾動切換：控制回路手動（MAN）到自動（AUT）狀態(tài)切換時，保證設(shè)定值(SV)與測量值（PV）保持一致或相當。PID控制只有在控制回路處于AUT狀態(tài)，也就是負反饋回路時才有用。當前第28頁\共有33頁\編于星期四\20點CS3000系統(tǒng)PID參數(shù)整定方法增大比例系數(shù)P一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但是過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。增大積分時間I有利于減小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，但是系統(tǒng)靜差消除時間變長。增大微分時間D有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱。在湊試時，可參考以上參數(shù)對系統(tǒng)控制過程的影響趨勢，對參數(shù)調(diào)整實行先比例、后積分，再微分的整定步驟。當前第29頁\共有33頁\編于星期四\20點CS3000系統(tǒng)PID參數(shù)整定方法串級回路PID參數(shù)調(diào)整因為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般應(yīng)用于容量滯后較大的場合，必須加微分，所以主調(diào)一般取PID，而副調(diào)一般取P就可以了。但是副參數(shù)是流量，壓力時，可加一定的I作用，這里也不是為了消除余差，只是流量，壓力付對象時間常數(shù)太小，導(dǎo)致副調(diào)節(jié)器的P不能太小，調(diào)節(jié)作用弱，加上積分是為了使副參數(shù)偏離給定值太遠。

當前第30頁\共有33頁\編于星期四\20點CS3000系統(tǒng)常用PID參數(shù)P（%）I(s)D(s)溫度20~60180~6003~180壓力30~7024~180液位20~8060~300流量40~1006~60當前第31頁\共有33頁\編于星期四\20點IA系統(tǒng)PID參數(shù)整定手動/自動切換要進行PID參數(shù)調(diào)節(jié)，首先必須要