控制系统的投运和控制器参数的整定课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,过程控制系统设计概述,控制方案的设计,控制系统的投运和控制器参数的整定,单回路系统设计实例,简单过程控制系统,单回路控制系统的工程设计,简单过程控制系统单回路控制系统的工程设计,1,控制系统的投运和控制器参数的整定,控制系统的投运,控制器参数的整定,控制系统的投运和控制器参数的整定控制系统的投运,2,检测系统投入运行,控制器处于手动操作状态,手动操作调节阀，使其工作在正常工况下开度,将,PID,参数设置在合适位置，待被控参数与给定值一致时，,控制器投运,(,手动自动,),，实现自动控制。,控制系统的投运,控制系统的投运,-,指当系统设计、安装完毕，或者经过停车检修之后,，使控制系统投入使用的过程。,系统的投运工作,-,鉴别自控人员是否具有足够的实践经验和,清晰的控制理论概念的一个重要标准。,一、投运前的准备工作,熟悉生产工艺过程,熟悉控制方案,全面检查过程检测控制仪表,进行仪表联调试验,二、系统投运,检测系统投入运行控制系统的投运 控制系统的投运-指当系统,3,3.3.1,控制器参数的整定,一、概述,二、,P,、,I,、,D,作用,三、控制器参数整定方法,W,C,（,S,）,W,V,（,S,）,W,O,（,S,）,W,m,(S),X,（,S,）,+,-,E,（,S,）,Y,（,S,）,Z,（,S,）,F,（,S,）,3.3.1 控制器参数的整定 一、概述WC（S）WV（S）W,4,控制器参数的整定,简单控制系统组成：,广义对象,+,控制器,控制器的参数整定,：根据被控过程的特性确定,PID,控制器的比,例系数、积分时间和微分时间的大小，使,控制质量满足工艺上产的要求。,实质：调整控制器的参数使其特性与被控对象特性相匹配，以,达到最佳的控制效果。,参数整定是一项重要的工作，但只能在一定范围内工作,不是万能的。,一、概述,控制器参数的整定 简单控制系统组成：广义对象+控制器,5,二、,P,、,I,、,D,作用对控制性能的影响,特性,作用,动态特性,静态特性,系统动作灵敏、速度加快；,太小，振荡次数增多，调节时间加长；,太大，使系统动作缓慢。,减小,，可以减小稳态误差，但不能完全消除,T,I,积分控制,T,I,通常使系统的稳定性下降，,T,I,太小系统将不稳定,T,I,偏小，振荡次数较多。,T,I,太大，对系统性能的影响减少。,当,T,I,合适时，过渡过程特性比较理想。,积分控制,T,I,能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。,T,D,微分控制可以改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，,当,Td,偏大时，超调量较大，调节时间较长。,当,Td,偏小时，超调量也较大，调节时间也较长。,只有当,Td,合适时，可以得到比较满意的过渡过程。,允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度。,二、P、I、D作用对控制性能的影响 特性动态特性静态特性系,6,控制器的选择方法,P,控制器的选择：它适用于控制通道滞后较小，负荷变化不大，允许被控量在一定范围内变化的系统；,PI,控制器的选择：它适用于滞后较小，负荷变化不大，被控量不允许有余差的控制系统；,PID,控制器的选择：它适用于负荷变化大，容量滞后较大，控制质量要求又很高的控制系统，比如温度控制系统。,控制器的选择方法,7,三、调节器参数整定方法,工程整定法,：,依靠工程经验和,.,理论指导，直接在过程控制系统中进行来,整定控制器的最佳参数。,其方法简单，计算简便，而且容易掌握，所得参数虽然不一,定为最佳，但是实用，能解决一般性问题，所以在工程上得,到了广泛应用。,如,动态特性参数法,、,临界比例度法,、,衰减曲线法,、,经验,试凑法,等。,调节器参数的整定方法,理论计算法,工程整定方法,理论计算法,：,如根轨迹法、频率特性法等。这类整定方法要求已知过程的,数学模型。其计算繁琐，工作量很大，而且最后得到的数据,一般精度又不高，所以目前在工程上较少采用。,三、调节器参数整定方法工程整定法：依靠工程经验和.理论指导，,8,（一）经验试凑法,依据：,各种控制规律对对系统控制质量的影,响的定性分析。经验凑试法在实践中 最为实用,按照顺序对,T,I,T,D,逐个整定，直到获得满意的过渡过程为止。,观察系统响应效果，可以通过查看控制回路细目画面中的实时趋势曲线，衰减曲线最好是,4,：,1,，即前一个峰值与后一个峰值的比值为,4,：,1,。,1,1/4,e,t,（一）经验试凑法依据：各种控制规律对对系统控制质量的影11/,9,经验值：在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改，这里的,P,代表比例度，,P,1/K,。,参数范围控制系统,P,（,1/K,）,K T1/Min T2/Min,液位,20,80,1.25,5.0 ,压力,30,70,1.43,3.4 0.4,3 ,流量,40,100,1.0,2.5 0.1,1 ,温度,20,60,1.7,5 3,10 0.3,1,总之，在整定时不能让系统出现发散振荡，如出现发散振荡，应立即切为手动，等系统稳定后减小放大倍数、增大积分时间或减小微分时间，重新切换到自动控制。,放大倍数越小，过渡过程越平稳，但余差越大。放大倍数越大，过渡过程容易发生振荡。积分时间越小，消除余差就越快,但系统振荡会较大，积分时间越大，系统消除余差的速度较慢。微分时间太大，系统振荡次数增加，调节时间增加，微分太小，系统调节缓慢。,经验值：在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节,10,控制规律,T,I,T,D,P,2,K,PI,2.2,K,0.85T,K,PID,1.6,K,0.5 T,K,0.25T,I,临界振荡整定计算公式,控制规律,T,I,T,D,P,s,PI,1.2,s,0.5T,s,PID,0.8,s,0.3 T,s,0.1T,s,4,：,1,衰减曲线整定计算公式,步骤：,1,）先令,T,I,=,T,D,=0,，使其成为纯比例调节器，整定使系统达到,4,：,1,衰减振荡，,1,2,）加积分作用之前，先将,增加为原来,的,1.2,倍，即,1.2,1,，,然后加入积分作用，使,T,I,由大到小调整，直到再次得到,4,：,1,衰减振荡，,T,I,3,）如需加入微分作用，,T,D,=,（,1/31/4,）,T,I,，,并将调到原来的数值,1,（或更小一些），将,T,D,由小到大调整直到满意为止。,整定参数时要认真观察系统输出及被调量的变化情况，再根据具体情况适当修改,PID,参数。可以说，只要工艺技术员多花点时间，大多数控制系统采用,PID,调节都能满足要求。,控制规律TITDP2KPI2.2K0.85TKPID1,11,（二）临界比例度法,特点,：直接在闭合的控制系统中进行整定，不需要进行过程特性测试,应用较广。,3,）根据,K,、,T,K,，按公式（经验）计算出各参数,等幅震荡过程,1,）在系统闭合情况下，将控制器处,于,纯比例作用,，即：,Ti=Td=0,整定步骤,:,2,）改变,，,由大到小,，每改变一次,，作一次扰动（如改变给,定值）观察曲线直到等幅振荡，记下,K,、,T,K,4,）按上述计算结果，按顺序设置调,节器的,、,T,I,、,T,D,后，观察系,统的响应过程，若曲线不符合要,求，再适当调整，直到 满意为止。,控制规律,T,I,T,D,P,2,K,PI,2.2,K,0.85T,K,PID,1.6,K,0.5 T,K,0.25T,I,临界振荡整定计算公式,（二）临界比例度法特点：直接在闭合的控制系统中进行整定，不,12,适用场合,:,适用于一般的控制系统,对工艺上不允许产生等幅震荡的系统不适用,（如锅炉给水或燃烧控制等）,（三）阻尼振荡法（衰减曲线法）,应用比例作用，直接获取希望的衰减曲线方法,整定步骤,:,1,）先把参数置成纯比例作用,(T,I,=,T,D,=0),，使系统投入运行；,2,）再把从大逐渐调小，直到出现图中所示的,4,：,1,衰减过程曲线；,3,）此时的,4,：,1,衰减比例度为,S,，,4,：,1,衰减振荡周期为,T,S,。,4,：,1,衰减曲线,适用场合:适用于一般的控制系统（三）阻尼振荡法（衰减曲线法）,13,控制规律,T,I,T,D,P,s,PI,1.2,s,0.5T,s,PID,0.8,s,0.3 T,s,0.1T,s,控制规律,T,I,T,D,P,r,PI,1.2,r,2T,r,PID,0.8,r,1.2 T,r,0.4T,r,4,）根据,S,和,T,S,，使用表计算出控制器的各个整定参数值。,5,）按“先,P,后,I,最后,D”,的操作程序，,将求得的参数设置在控制器上；,同时观察运行曲线，若不太理想,，可做适当调整,4,：,1,衰减曲线整定计算公式,10,：,1,衰减曲线整定计算公式,多数控制系统，,4,：,1,衰减振荡是最佳整定，对于有些过程可采用,10,：,1,衰减曲线法。方法同,4,：,1,衰减,适用场合,:,1,）适合各种系统,2,）对于干扰频繁场合，,会造成曲线不规律,控制规律TITDPsPI1.2s0.5TsPID0.,14,（四）动态特性参数法,动态特性参数法,-,根据系统开环广义过程阶跃响应特性进行近,似计算的方法。,一一过程响应速度,课本,270,页,（四）动态特性参数法动态特性参数法-根据系统开环广义,15,控制系统的投运和控制器参数的整定课件,16,控制系统的投运和控制器参数的整定课件,17,控制系统的投运和控制器参数的整定课件,18,控制系统的投运和控制器参数的整定课件,19,常用口诀：,参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢，微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低,4,比,1,一看二调多分析，调节质量不会低,常用口诀：参数整定找最佳，从小到大顺序查先,20,PID,控制器参数的工程整定,各种调节系统中,PID,参数经验数据以下可参照：温度,T:P=2060%,T=180600s,D=3-180s,压力,P:P=3070%,T=24180s,液位,L:P=2080%,T=60300s,流量,L:P=40100%,T=660s,。,PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中PID参数经验数据,21,小结,控制系统投运中注意的问题,控制器参数整定的重要意义,掌握至少两种工程整定方法,小结 控制系统投运中注意的问题 控制器参数整定的重要意义 掌,22,