Shannon 采样.ppt

主要内容 比例带 度 PID参数对系统动静态特性的影响控制器参数整定 现场试凑法 临界比例度法 衰减曲线法采样周期选择无扰切换 比例带 度 反映比例控制器的比例控制作用强弱的一个参数 数值上比例度等于输入偏差变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数 比例带 度 可以理解为使控制器的输出变化满刻度 也就是使控制阀从全关到全开或相反 时 相应所需的输入偏差变化量占仪表测量范围的百分数 比例度 越大 表示比例控制作用越弱 1 Kp 减小比例度 会使系统的稳定性和动态性能变差 但可相应地减小余差 提高静态精度 例题 一台DDZ 型温度比例控制器 测温范围为200 1200 当温度给定值由800 变动到850 其输出由12mA变化到16mA 试求该控制器的比例度及放大系数 例题 根据比例度的定义 20 PID参数对系统动静态特性的影响 比例度过小 即比例放大系数过大时 比例控制作用很强 系统有可能产生振荡 积分时间过小时 积分控制作用很强 易引起振荡 微分时间过大时 微分控制作用过强 易产生振荡 PID参数对系统动静态特性的影响比例 P 控制 PID参数对系统动静态特性的影响比例积分 PI 控制 PID参数对系统动静态特性的影响比例微分 PD 控制 PID参数对系统动静态特性的影响比例积分微分 PID 控制 控制器参数整定 指决定调节器的比例度 积分时间TI和微分时间TD和采样周期Ts的具体数值 整定的实质是通过改变调节器的参数 使其特性和过程特性相匹配 以改善系统的动态和静态指标 取得最佳的控制效果 整定方法 整定调节器参数的方法很多 归纳起来可分为两大类 即理论计算整定法和工程整定法 理论计算整定法有对数频率特性法 根轨迹法等 工程整定法有经验法 衰减曲线法 监界比例度法和响应曲线法等 工程整定法特点 不需要事先知道过程的数学模型 直接在过程控制系统中进行现场整定方法简单 计算简便 易于掌握 现场凑试法 按照先比例 P 再积分 I 最后微分 D 的顺序 置调节器积分时间TI 微分时间TD 0 在比例度 按经验设置的初值条件下 将系统投入运行 整定比例度 求得满意的4 1过渡过程曲线 引入积分作用 此时应将上述比例度 加大1 2倍 将TI由大到小进行整定 若需引入微分作用时 则将TD按经验值或按TD 1 3 1 4 TI设置 并由小到大加入 临界比例度法 在闭合的控制系统里 将调节器置于纯比例作用下 从大到小逐渐改变调节器的比例度 得到等幅振荡的过渡过程 此时的比例度称为临界比例度 k 相邻两个波峰间的时间间隔 称为临界振荡周期Tk 临界比例度法步骤 将调节器的积分时间TI置于最大 TI 微分时间置零 TD 0 比例度 适当 平衡操作一段时间 把系统投入自动运行 将比例度 逐渐减小 得到等幅振荡过程 记下临界比例度 k和临界振荡周期Tk值 根据 k和Tk值 采用经验公式 计算出调节器各个参数 即 TI TD的值 按 先P后I最后D 的操作程序将调节器整定参数调到计算值上 若还不够满意 可再作进一步调整 临界比例度法整定注意事项 有的过程控制系统 临界比例度很小 使系统接近两式控制 调节阀不是全关就是全开 对工业生产不利 有的过程控制系统 当调节器比例度 调到最小刻度值时 系统仍不产生等幅振荡 对此 就把最小刻度的比例度作为临界比例度 k进行调节器参数整定 衰减曲线法 选把过程控制系统中调节器参数置成纯比例作用 TI TD 0 使系统投入运行 再把比例度 从大逐渐调小 直到出现4 1衰减过程曲线 此时的比例度为4 1衰减比例度 c 两个相邻波峰间的时间间隔 称为4 1衰退减振荡周期Ts 衰减曲线法 根据 c和Ts 使用公式 即可计算出调节器的各个整定参数值 按 先P后I最后D 的操作程序 将求得的整定参数设置在调节器上 再观察运行曲线 若不太理想 还可作适当调整 衰减曲线法注意事项 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 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 必须重新整定调节器参数值 若认为4 1衰减太慢 宜应用10 1衰减过程 对于10 1衰减曲线法整定调节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 采样周期的选择 香农 Shannon 采样定律 为不失真地复现信号的变化 采样频率至少应大于或等于连续信号最高频率分量的二倍 根据采样定律可以确定采样周期的上限值 实际采样周期的选择还要受到多方面因素的影响 不同的系统采样周期应根据具体情况来选择 采样周期的选择 通常按照过程特性与干扰大小适当来选取采样周期 即对于响应快 如流量 压力 波动大 易受干扰的过程 应选取较短的采样周期 反之 当过程响应慢 如温度 成份 滞后大时 可选取较长的采样周期 采样周期的选取应与PID参数的整定进行综合考虑 采样周期的选择 采样周期应远小于过程的扰动信号的周期 在执行器的响应速度比较慢时 过小的采样周期将失去意义 因此可适当选大一点 在计算机运算速度允许的条件下 采样周期短 则控制品质好 当过程的纯滞后时间较长时 一般选取采样周期为纯滞