第讲常规控制策略.ppt

* 5.6.2 单回路控制系统设计举例 采用单回路控制系统； 在给矿皮带上安装电子皮带秤，根据皮带秤检测的矿量对给矿机进行变频调节； 控制器选用西门子S7-300PLC； 控制算法采用PI控制。 * 5.6.2 单回路控制系统设计举例 西门子电子皮带秤 * 5.6.2 单回路控制系统设计举例 施耐德变频器 * 5.6.2 单回路控制系统设计举例 西门子S7-300 PLC * 5.6.2 单回路控制系统设计举例 给矿量控制原理图 * 5.6.2 单回路控制系统设计举例 给矿量控制方框图 * 5.6.2 单回路控制系统设计举例 投运步骤： 1.电子皮带秤标定及投入使用； 2.手动调节变频器频率，观察手动控制效果； 3.在稳定运行一段时间后投入到自动； 4.记录运行数据，整定控制器参数，直至满意。 * 单回路控制系统存在的问题 若容器内温度动态过程变化较大，有何解决办法？ * 本讲小结 5.1 开关控制 5.2 PID控制算法 P、I、D作用，PI、PD、PID算法 5.3 数字式PID算法 5.4 PID算法整定 5.5 PID改进算法 5.6 简单过程控制系统设计 * 作 业 P95：2.3、2.5、2.8 P98：3.5、3.12 P100：4.6 * ①?比例系数?：作用在于加快系统的响应速度，提高系统调节精度。当系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用以减少误差。?越大，系统响应越快，但将产生超调和振荡甚至导致系统不稳定，因此?的值不能取得过大；但如果?取值过小，过小会降低调节精度，是系统响应速度缓慢，从而延长调节时间，使系统静、动态特性变坏。②?积分系数?：作用在于消除系统的稳态误差，提高无差度。?越大积分速度越快，系统静差消除越快，但?过大在响应过程初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程出现较大超调，使动态性能变差；?过小则会使积分作用变弱，使系统的静差难以消除，过渡时间加长，不能尽快达到稳定状态，影响系统的调节精度和动态特性。③?微分系数?：作用在于改善系统的动态特性，反映系统偏差信号的变化率并预见偏差变化的趋势，能产生超前的控制作用，使系统的超调降低，增加系统稳定性。但?不能过大，过大则会使响应过程提前制动和延长系统调节时间，而且还会使系统的抗干扰性变差。 * 1、控制器在t=t0时刻，输入阶跃偏差e，偏差的变化速度为de/dt等于无穷 2、之后，控制器的输出立即又回到零，理想的微分调节特性曲线为一垂直直线。 如加热炉温度自动调节,当温度低于给定值时,则煤气阀门应开大,这是比例调节作用,但同时发现,温度降低的速度很快,说明出现了较大的扰动,则下一时刻的偏差将会更大,因此应预先采取措施,即提前动作,把煤气阀门的开度开得更大一些,这叫超前作用。 * KD称为微分增益。工业控制器的微分增益一般在5---10范围内,由于微分增益KD数值较大，该式分母中的时间常数实际上很小。 * 只能应用于被调量的变化非常平稳的过程，一般不用于流量和液位控制系统。 * 对e(k)的累加增大了计算机的存储量和运算的工作量 u(k)的直接输出易造成执行机构的大幅度动作 有些应用场合要求增量式u(k) * （1）位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关，用到了误差的累加值；而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关，因此位置式PID控制的累积误差相对更大； （2）增量式PID控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象，如电液伺服阀。 （3）由于增量式PID输出的是控制量增量，如果计算机出现故障，误动作影响较小，而执行机构本身有记忆功能，可仍保持原位，不会严重影响系统的工作，而位置式的输出直接对应对象的输出，因此对系统影响较大。 * * * * 注意： 1、反应较快的控制系统，要认定4：1衰减曲线和读出Ts比较困难，此时，可用记录指针来回摆动两次就达到稳定作为4：1衰减过程。 2、在生产过程中，负荷变化会影响过程特性。当负荷变化较大时，必须重新整定控制器参数值。 3、若认为4：1衰减太慢，宜应用10：1衰减过程。对于10：1衰减曲线法整定控制器参数的步骤与上述完全相同，仅仅采用计算公式有些不同。 * * * 既不会积分饱和又能在小偏差时利用积分作用消除偏差 * * 考虑到通常情况下被控变量的变化总是比较和缓，微分先行PID就只对测量值y(t)微分，而不对偏差e(t)微分，也就是说对给定值r(t)无微分作用。这样在调整设定值时，控制器的输出就不会产生剧烈地跳变，也就避免了给定值变化给系统造成的冲击。 * 微分控制的特点之一是在偏差发生陡然变化的瞬间给出很大的输出，但实际的控制系统，尤其是采样控制系统中，数字控制器对每个