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​调节器参数的整定

业主卡 2019-09-12 366人围观 ,发现0个评论

调节器参数的整定

控制系统安装完成或系统维修结束后,就要对控制系统调节器的参数进行整定,以得到某种意义下的最佳性能指标,和最佳指标对应的调节器参数值叫做最佳整定参数。所谓的最佳指标并没有统一的标准。由于闭环系统的动态稳定性往往是首先要考虑的。一般情况下,我们在系统满足衰减率p=0.75~0.9(具体值依据实际需要确定)的前提下,尽量提高准确性和快速性指标,即绝对误差的时间积分最小。常用的调节器参数整定的方法有数种,这里只介绍比较简单的响应曲线法和经验整定法两种。

1.响应曲线法

当控制广义对象的输入作阶跃变化时,测得被调量的响应曲线如图2.27所示。根据响应曲线,通过近似处理,在响应曲线的拐点处做切线,并把对象特性当做具有纯滞后的一阶惯性环节看待,就能从曲线上得到能代表该调节对象动态特性的参数:滞后时间t和时间常数T,并按照公式

KAy/(ymax-ymin)(2-19)Ar/(rmax-min)

计算出K值。

工:等效滞后时间;T:等效时间常数;K:广义对象的放大倍数。

在工程实际中,对于调节器比例的作用大小,常用比例度(也称比例带)来表示。简单来讲,比例度与调节器的放大倍数K互为倒数关系:

根据代表对象动态特性的三个参数:t、T、K,可以按照表2.2所列经验公式计算出对应于n=4:1(相当于g=0.75)时调节器的最佳整定参数。

表2.2响应曲线法整定参数的公式

image.png表2.2响应曲线法整定参数的公式

下面,我们通过一个实例来了解这一方法的实际应用。

在一蒸汽加热的热交换器自动调节系统中,当供水温度为65℃时,阀门的输入电压增加0.4VDC(阀门的输入电压范围为1~5VDC)时,供水温度上升为67.8℃,并达到新的稳定状态。温度的最大变化范围为30℃~80℃。从温度的动态曲线上可以测出=

12min;T=2.5min。如果采用PI和PID调节规律,按照式(2-19)和表2.2给出的公式,可以计算出相应的整定参数。首先计算出控制对象的K值:

Ar=0.4(V DC)

rmax-/min-5-1=4(V DC)

Ay=67.5-65.0=2.8(℃)ymax-ymin=80-30=50(℃)

2.8所以K=300.560.44

Kr1.2

=0.56×=0.27T

2.5选用PI调节时,按表2.2公式可得:

P=1.1×27%=29.7%*30%

T=3.3×1.2=3.96~4(min)

选用PID调节时,按表2.2公式可得:

P=0.85×27%=22.95%~23%

Th=2×1.2=2.4(min)

Ta=0.5×1.2=0.6(min)

2.经验整定法

在现场控制系统的整定中,经验丰富的技术人员常常采用经验整定法。这种方法实质上是一种经验试凑法,它不需要进行试验和计算,而是根据运行经验和先验知识,先确定一组调节参数,然后人为加入阶跃扰动(通常是调节器设定值的扰动),观察被调量的响应曲线,并按照调节器各参数对调节过程的影响,逐次改变相应的整定参数值。一般按先P,后T、Ta的次序反复试验,直到获得满意的阶跃响应曲线为止。表2.3给出对于不同被调量(调节对象),调节器整定参数的经验数据;表2.4给出在设定值产生阶跃变化(扰动)时,调节器各个参数变化对调节系统动态过程的影响,可作为实际工程中参数主题定时的参考。

表2.3调节器整定参数的经验取值范围

image.png表2.3调节器整定参数的经验取值范围

表2.4整定参数变化对调节过程的影响

表2.4整定参数变化对调节过程的影响

经验丰富的工程技术人员,合理地使用这种方法同样可以获得满意的调节器整定参数,取得最佳的控制效果,而且方法简单易行。

关于单回路调节系统的参数整定,还有临界比例度法、衰减曲线法等其他整定方法;对于串级调节系统、复合调节系统、比值调节系统等特殊的调节系统,其调节参数整定也有专门的方法。这里不作介绍,读者可参考相关的文献资料。


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