DCS基础学习课程课件二

第四章

集散控制系统的控制算法主要内容:1、PID控制算法2、选择性控制系统3、前馈控制4、顺序控制5、计算机优化控制目的：把理论的控制算法应用于实际的DCS工程中去，以实现良好的控制第一节PID控制算法内容提要准连续PID控制算法离散PID的算法及其改进PID调节器的参数选择小结§4.1PID控制算法一、理想PID控制算法PID控制器是一种线性的控制器，用于输出量与偏差之间的时间函数来表示。偏差：1、连续pid控制算法比例控制器

比例积分控制器

比例积分微分控制器理想PID控制算法控制作用：

比例控制：能迅速反应误差，从而减小稳态误差。但是比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的加大，会引起系统的不稳定。

积分控制：只要系统有误差存在，积分控制器就不断地积累，输出控制量，以消除误差。只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，使系统误差为零，从而消除稳态误差。积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡。

微分控制：可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。

应用PID控制，必须适当地调整比例放大系数KP，积分时间TI和微分时间TD，使整个控制系统得到良好的性能。

理查想PI嫁D控扇制盆算薪法2、离拿散的PI狗D控制位尿置浆算酱法比例绞进行欺采样足：kce翅(续t桨)线≈涉kce牧(弦k划)用晓求流和扩代类替鉴积突分：用慨差骄分匪代歇替吧微榆分涝：所陵以娃离状散P辆I紧D控制伍为：式中Ts为采护样周撒期，T否i为积上分时克间；Td的为护微分努时间鼓。离散睬的PI搅D控挺制上硬式驶为抗了筒求胖和种，查必骄须浇将椒系停统殖的灭偏杂差役的顾全宾部袋过惭去忠值狭都疑储救存我起表来盖，这种膝式称泉为全趋量式喉，非质递推瓜式，这刘种为算排法劲得次出戚的倡全招量U赔(图K艘)是劣控焰制袄量会的冲绝姐对逼值喝。岁在虾控磁制块系滩统瞒中押，命这帜种街控乓制孕量站确也定峰了侦执职行敏机薄构押的锁位钻置炼，通是凉一慕一稻对巧应践的获。埋缺住点削是踪蝶每抽时营刻锯计光算书机舍都穿要狠重烟复邀计舰算圣阀释位芒的劳位旨置虾，柳必标须竖把蹲偏宪差聪的吨全真部繁过攀去我数真据棒都吩积廉累畜起堆来副，璃容拜易误产浸生逐积斯分诊饱踏和离散慈的P脖I循D控劳制增敲量爽算趋法在位苦置算参法中耍控制剩器在娱第K次匹与斗第k栋-并1次采笑样的勉输出翼分别礼为：（1）（2）(垫1结)界-凑(首2使)式得设设为了滴简化门设：上式敏只表准示出锐各次租偏差咏量对鹊控制疾作用济的影扔响，盗已看滥不出P、I、D作用痒的直毫接关胶系了迷，只炒存储舍三个摩偏差籍采样权值足拿够e踪蝶(膝k傅)甘e丹(茫k救-俯1辜)刻e检(彼k肚-煤2倚)离散壮的P挨I询D控制速度痛算法它售是迟增幸量粗算调法作除脾以躬采哑样兴周脆期阳，停是跨增乳量虫算肝法润的赖变膛形续，胀没刻有突累幸加凯和亭项僵，墓不槐会脸出喇现迷积娃分造饱续和骡，贞避钳免瞒了肤大鱼的沿超亡调戏和娘震仆荡三弯种括算搭法激的泼选额择箭：置一淋是环要闲考奸虑翼执颈行气器河的淡形票式以，淘另妄一湖方薄面阅要荡分怪析挠应漏用船时惨的则方焰便绩性1、从执钟行器情看：动位置地算法染的输骂出除枪用数君字式剪控制读阀可吧直接渴连接硬外，赔一般艺须经A/辜D转苗换惭为节模秧拟疲量丛，咬还挡要泉有形保无持粉电穿路狼。哑而秩增劈燕量混算啄法欧可暮通就过乞步梢进恋电毛机评等县累章积象机岸构批转仿化外为美模前拟型量举。则速描度狭算滴法怜的荒输洗出架采抚用蜂积纳分究式示执圈行赠机超构报。2防、都从瓜应捆用生方伪面孕看督：仓增团量顽和粒速搁度蕉手挎自亿动正切部换埋较茄方见便浇；沈不咸产途生腐积虑分魂饱家和搅。修位篇置赞算洋法注正岂好凝相农反掠。离散PI吨D控制绿算法断的优占缺点优点洪：离巡寿散PI跑D的P神、袍I监、滩D三个与作用练是独怠立的礼，可唇以分佛别整鱼定，区计算阿机实痰施时引，等并效的Ti汇T伴d可轧以打在漫更肾大呆范煮围宫内偏自艺由贿选县择荣；恩积躁分校微虑分薯作乡丰用腰的醒某盏些积改画进罪更塔为戏灵逢活菌多纲变耀。缺多点招：歇如况果亚采膊用惜等悄效夫的PI狠D参数刺，离抵散P而I妖D控制斧往往肠差于纠连续车的控框制，维滞后叛1/钟2Ts采样筹周期固选择摄：◆根据待香农顷采样蚂定理坊，系益统采咳样频拥率为平：fs≥2fm那a幕x（ｆma砍x被采止样信序号的重最高帖）满近足寨这薄一户定未理廊，乖采援样推信嫩号菌方馒可赢恢蜜复辉或趴近胖似愤地锋恢复晃为垄原拳模尊拟叔信卡号层，陶而军不峡丢绕失贼主剖要先信执息生。鹊在毕这炉个哲限社制壮范标围醋内欢，麦采棉样席周堪期序越许小斗，枣采辆样激-滔数币据镰控栋制走系允统天的耽性鼓能箭越雪接糠近督于针连由续竭-臣时瞎间济控降制妹系愈统。三、坐控制动度和份采样管周期控偷制兼度束和肺采屋样动周遥期◆从恨执签行缸机丹构肚的霜特第性亏要龟求猾来患看钢，仪有朝时耳需前要纳输距出宪信焰号锦保夺持鲁一点定咽的杂宽息度服，安采拢样毯周铜期慰必际须强大红于松这牢一即时代间◆从劝控袄制后系汤统公的纠随批动吩和争抗臭干导扰毯的覆性纺能印来揭看溜，偷要辨求五采滩样确周鸣期裂短库些◆从微臭机的铲工作列量和腥每个场调节淘回路带的计头算来盗看，奇一般伸要求挨采样介周期鞋大些◆从狡计胀算排机贼的乌精多度眨看包，素过约短度的愚采雁样由周隙期拒是告不料合志适垃的控制泪度和脉采样催周期◆实枪际流选勺择钳采迎样墓周动期浅时盗，乒必翅须腰综片合疤考践虑—采句用冈周幸期组要佩比朝对哥象点的衰时愧间民常害数削小英得怜多文，取否质则评采硬样篮信氏号门无银法朋反居映番瞬遇变靠过效程—采用宫周期戚应远嘱小于望对象分的扰穴动信哥号的捡周期—考左虑垄执蹲行抗器淹的沫响泻应获速联度—当系遥统纯离滞后压占主向导地崇位时锹，应有按纯艇滞后荣大小茫选取散，并扭尽可扁能使遭纯滞近后时协间接卖近或妖等于番采用挂周期攀的整榆数倍—考猪虑悦对蹈象类所踏要默求优的沃控个制杂质麦量溪，瘦精残度忙越另高云，渗采专样香周就期厦越险短盯，锁以艺减姻小廊系近统藏的显纯英滞捆后控搜制种度哈和壳采彻样敏周万期◆常见弱被控闹量的浓经验稻采样冤周期被测参数采样周期说明流量1—5优先选用1—2s压力3—10优先选用6—8s液位6—8优先选用7s温度15—20或纯滞后时间，串级系统：副环T=1/4—1/5T主环成分15—20优先选用18s2、选择尼控制归度。控填制鸭度貌，占就衬是床以掘连喷续对-材时躬间PI捡D控报制茶器盟为凶基铸准踩，烤将款数蛙字P爆I预D控夸制唉效花果飘通津与帐之鬼相阵比杀较隔，捡常壤采胜用坑误好差泻平眯方咐积离分宜作桌为惑控苦制混效仇果蜂的和评呼价志函洽数。控奴制痰度芒=采样沃周期TS的餐长夸短妄会所影价响奖采脂样-数厌据溉控壳制锈系轧统的大品劫质企，辉同枝样虽是疑最沙佳未整稻定匙，劫采象样-数箭据从控舅制茂系当统鸦的期控总制曾品升质辣要挎低火于久连帽续-时间躲控制挡系统量。因洲而，控制容度总铜是忍大眉于1的添，掀而瞒且打控捕制极度描越带大泉，筑相蕉应点的菌采楚样-数虎据咱控舱制半系燥统蓄的适品寒质该越幕差龙。搏控筝制输度虚的概选蝇择垮要番从娱所肺设扎计绍的视系颠统勒的意控吩制利品利质米要环求演出亏发控嫂制吩度福和断采赛样瓣周呼期四、P间I细D调节弦器参庸数整出定PI揭D控制首器的被参数伟整定洗是控坏制系阀统设没计的溜核心川内容跃。它昌是根蹈据被段控过抱程的汤特性至确定P缴I文D控伐制凑器桥的断比拖例扒系缎数具、咽积笑分炎时近间联和钟微吐分溜时驱间努的割大顽小伴。P狠I槽D控皂制榨器玩参锤数音整鲜定捷的裳方酸法贷：一是食理论测计算言整定替法。创它主恨要是夫依据予系统水的数载学模赏型，宣经过沙理论羞计算有确定多控制辅器参翅数。二是腥工程秧整定逐方法多。它烈主要粒依赖攀工程铁经验悉，直耍接在拿控制撒系统史的试永验中摸进行蚀，且沿方法饺简单较、易狼于掌念握，副在工壶程实材际中企被广斩泛采门用。P均I袄D调给节韵器基参获数恶整杯定P啄I慰D整定否的理惭论方福法通提过缠调寨整PI赚D的三沟个参阳数Kc、TI、TD，将岭系统插的闭源环特猛征根遭分布徐在s域的披左半金平面浩的某惭一特毛定域淘内，圣以保品证系夜统具尝有足来够的军稳定凡裕度逢并满相足给委定的母性能航指标只有略被控堤对象扁的数针学模驰型足治够精僻确时戚，才饼能把积特征源根精萍确地雹配置在在期踢望的潮位置贝上，喘而大桂多数算实际虚系统默一般烤无法守得到端系统灾的精趟确模仁型，然因此拖理论布设计腹的极愤点配鞭置往碧往与纹实际杨系统蛮不能哑精确券匹配PI齐D调节艘器参逃数整坛定Ｐ却Ｉ铲Ｄ戒调就节架参迹数啦工展程激整古定试侨凑肌法奔确绢定P严I览D◆通香过梳模忽拟长或榆闭绒环资运旗行砖观疼察写系泄统抹的粮响庄应仁曲镇线畜，耐然尚后冈根练据柔各辰环害节蔑参斤数紫对册系俱统盐响挂应方的胡大午致秆影叙响迫，宾反者复授凑悼试东参毅数僵，被以回达阴到宏满袭意烦的乱响存应趟，忧从示而毕确乔定PI听D参数◆Kp增大栗，系巷统响塞应加壁快，思静差寸减小烦，但甚系统狼振荡档增强摊，稳滩定性距下降爽；Ti增推大番，素系滨统温超额调舟减吩小店，赴振矮荡部减丹弱就，个但肚系俊统含静挺差议的假消焦除现也塘随乐之销减汉慢拒；Td增大练，调梢节耳时僵间睛减讨小臂，积快傻速舌性揉增形强布，系无统或振渠荡衬减灵弱之，掀稳正定蹲性登增快强园，鼠但尚系舒统尊对焦扰委动理的行抑段制温能患力捧减遮弱P血I半D调节按器参毫数整羽定在凑竭试时团，可互参考叫以上后参数罢分析忠控制辅过程锻的影液响趋芹势，脖对参宋数进贵行先比锦例，消后积庭分，定再微烧分的整具定步像骤，技步骤慕如下刘：（予1以）文整脊定固比夏例天控乘制预丧选债择坑一冈个案足纷够统短俊的基采婆样总周晋期TS。一般需说TS应评小组于乎受船控获对颂象同纯且延络迟蹈时吧间难的没十费分质之厦一悄。招用痛选稻定胞的TS使捎系病统险工感作。这跃时乐去交掉梦积禽分底和吉微牛分葵作慎用闯，猜将叼控骆制冤选缴择愚为凑纯雁比睬例肿控脱制畅器诉，规构蒜成幸闭竹环香运锡行榨。案逐酿渐高加唱大即比候例跨放策大休系淡数KP，即将酱比例革控制困作用哄由小症变到骆大，仔观察趋各次宫响应膊，直艳至得屡到反艰应快适、超逢调小容的响钩应曲徒线，匀即系礼统对凝输入圾的阶程跃信爹号的皇响应可出现诵临界欧振荡踏（稳风定边员缘）P登I递D调博节誓器吹参卫数潜整优定如秘果愧仅胡调杀节圾比榜例劝调陡节恋器垄参版数针，破系瓣统腿的侮静丸差恭还粗达吧不途到忽设辰计否要缴求罚时爆，舟则辉需孤加悲入角积江分拆环乓节整定堪积分患环节若被在抚比抽例歉控骄制乏下践稳昨态肉误很差储不旧能欢满恶足介要喇求晓，项需们加偿入娇积衬分算控校制般。碗先总将浓步朴骤塑（桶1障）非中场选竿择差的并比品例惜系仙数叹减守小笋为进原度来迅的控5兰0融～庆8赶0达％窗，惕再木将别积间分毫时玩间菜置疯一身个软较钉大销值嘉，脸观旦测失响音应笔曲考线基。士然桨后牧减蛙小您积节分驻时问间姐，艳加蕉大取积绝分扑作紧用市，旷并吴相带应兆调孔整起比番例慨系凯数闹，峰反轻复氧试己凑荡至络得带到按较窜满丝式意涌的茧响骆应诸，置确狡定乎比戚例净和蜘积吨分粥的西参膨数遍。P抄I睛D调育节沿器瘦参裳数矿整舌定若使芦用比跳例积嫩分器别，能猜消除融静差希，但霉动态隐过程尸经复环调整勿后仍们达不酬到要咏求，线这时企可加液入微柿分环长节（刮3恼）树整沾定屠微涂分遍环伶节若避经辛过讯步疯骤糠（茶2省）奥，P贞I控制刻只能青消除膜稳态斤误差拌，而权动态搂过程侨不能庸令人粒满意也，则歉应加篇入微旱分控啦制，乎构成PI疑D控制遵。顷先置扮微分罩时间TD=垮0堡，逐渐搁加大TD，同微时暮相瞧应葬地末改臭变老比定例旺系叉数应和耍积伯分象时镰间稼，逢反械复亲试掠凑述至刚获羊得碗满炮意线的弱控辣制坚效叶果忙和PI隶D控沸制驻参亡数若。P绳I崖D调内节蛇器储参弦数允整歇定◆常丹见唇被拴控读量什的PI网D参炸数拿经湖验粗选摘择剩范滚围P价I马D调院节森器刊参筋数尊整层定实骄验迈经刷验汉法陶确假定PI晕D调贯节馋参坑数◆方如法1:扩充潜临界算比例谅法－欺对漏模栽拟译调塑节牵器季中像使枕用鸣的黑临耕界诊比薪例婆度难法铜的介扩纺充卡和馅推规广－仙整定乖数字研控制微器参绑数的东步骤锻：①选仗择肺短臭的严采社样宗频窝率盈：属一筐般害选吓择饥被垂控俭对给象匪纯序滞替后庸时听间单的纤十屿分佣之锁一②去掉苗积分令与微咐分作商用，际逐渐假较小赠比例失度δ逮(δ胆=贯1/衫kr）畏，崭直匆到铁系恳统医发首生意持床续恒等柴幅勺振效荡书。少纪睡录都发样生蜘振顶荡货的钩临名界秘比柱例京度验和抖周咱期δr及TrPI魔D调节素器参左数整教定③选缝择献控饼制俊度控遣制杰度爸的奏指工标蜜含炎意辟：沸控吧制被度=1赶.0宁5，而数节字PI阿D与摧模阻拟枕控败制纹效敞果姿相即当革；港控帽制啦度=2坑.0，数身字PI概D比模挑拟调究节器亿的效屿果差P济I盛D调节麦器参斩数整估定④根据塌选定脚的控百制度桃，查毯表求各得T、Kp、TI、TD的烫值控制度控制规律TKPTITD1.05PI0.03Tr0.53Kr0.88Tr--PID0.014Tr0.63Kr0.49Tr0.14Tr1.2PI0.05Tr0.49Kr0.91Tr--PID0.043Tr0.47Kr0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