《ID控制习题》PPT课件.ppt

PID控制器习题 PID调节器的参数Kp TI TD对控制性能各有什么影响 1 比例增益Kp反映比例作用的强弱 Kp越大 比例作用越强 反之亦然 比例控制克服干扰能力较强 控制及时 过渡时间短 但在过渡过程终了时存在余差 2 积分时间TI反映积分作用的强弱 TI越小 积分作用越强 反之亦然 积分作用会使系统稳定性降低 但在过渡过程结束时无余差 3 微分时间TD反映微分作用的强弱 TD越大 微分作用越强 反之亦然 微分作用能产生超前的控制作用 可以减少超调 减少调节时间 但对噪声干扰有放大作用 什么是调节器的控制规律 调节器有哪几种基本控制规律 答 调节器的控制规律是指调节器的输出信号随输入信号变化的规律或是指控制器的输出信号P与输入偏差信号e之间的关系 常用的基本调节规律有 位式 比例 积分 微分等 以及它们的组合控制规律如PI PD及PID 什么是双位控制 比例控制 积分控制 微分控制 它们各有什么特点 双位控制是指调节器的输出仅有最大和最小两个极限位置 双位控制结构简单成本较低使用方便对配用的调节阀没有任何要求 缺点是被控对象总是在波动 控制质量不高 且当被控对象纯滞后较大时 被控变量波动幅度较大 不适合控制要求较高场合 比例控制是指调节器输出变化量与输入变化量成比例 比例控制系统能迅速的克服干扰影响 使系统稳定下来 优点是反应快控制及时 缺点是被控对象负荷发生改变时 系统输出存在余差 积分控制是指调节器输出变化量与输入余差积分成正比 积分控制可以消除余差 但输出变化总是滞后于余差变化 不能及时克服扰动影响 使被控变量的波动加剧 使系统难以稳定 微分控制是指调节器输出变化量与输入偏差变化速度成正比 且具有一定的超前控制作用 抑制振动 增强系统稳定 但微分作用不宜过强 比例 积分 微分 控制分别用什么量表示其控制作用的强弱 并分别说明它们对控制质量的影响 比例 比例度是反映比例控制器的比例控制作用强弱的参数 比例度越大 表示比例控制作用越弱 减少比例度 系统的余差越小 最大偏差也越短 系统的稳定程度降低 其过渡过程逐渐以衰减振荡走向临界振荡直至发散振荡 积分控制 积分时间TI表示积分控制作用强弱的参数 积分时间越小 表示积分控制作用越强 积分时间TI的减少 会使系统的稳定性下降 动态性能变差 但能加快消除余差的速度 提高系统的静态准确度 最大偏差减小 微分控制 微分时间TD是表示微分控制作用强弱的一个参数 如微分时间TD越大 表示微分控制作用越强 增加微分时间TD 克服对象的滞后 改善系统的控制质量 提高系统的稳定性 但微分作用不能太大 否则有可能引起系统的高频振荡 通常在什么场合下选用比例 P 比例积分 PI 比例积分微分 PID 调节规律 答案 比例调节规律适用于负载变化较小 纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统 比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小 系统负载变化不大 需要消除干扰引起的余差 纯滞后不大 时间常数不是太大 而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统 比例积分微分调节规律适用于容量滞后较大 纯滞后不太大 不允许有余差的对象 有一流量调节系统 信号传输管线很长 因此 系统产生较大的传送滞后 有人设想给调节器后加微分器来改善系统特性 试问这种设想合理否 为什么 若不合理 应采取什么措施合理 答案 这种设想不合理 因为信号传送滞后是纯滞后 而微分作用不能克服纯滞后 解决这一问题合理的措施是采用继动器加在信号传输线之间 以增大信号流速 从而减小传输滞后 改善系统特性 利用微分作用来克服控制系统的信号传递滞后的设想是否合理与正确 答案 这种设想不合理 因为信号传送滞后是纯滞后 而微分作用不能克服纯滞后 合理的措施是采用继动器加在信号传输线之间 以增大信号流速 从而减小传输滞后 改善系统特性 对PID调节器而言 当积分时间 微分时间时 调节器呈调节特性 积分作用的优点是可消除 但引入积分作用会使系统下降 在PID调节器中 调节器的Kc越大 表示比例作用 Ti值越大 表示积分作用 Td值越大表示微分作用 比例 P 稳态误差 余差 稳定性 越强 减弱 增强 由于微分调节规律有超前作用 因此调节器加入微分作用主要是用来 A 克服调节对象的惯性滞后 时间常数T 容量滞后 c和纯滞后 0 B 克服调节对象的纯滞后 0 C 克服调节对象的惯性滞后 时间常数T 容量滞后 c 定值调节是一种能对 进行补偿的调节系统 A 测量与给定之间的偏差B 被调量的变化C 干扰量的变化D 设定值的变化 C A 调节系统在纯比作用下已整定好 加入积分作用后 为保证原稳定度 此时应将比例度 A A 增大B 减小C 不变D 先增大后减小成分 温度调节系统的调节规律 通常选用 C A PIB PDC PID流量 压力调节系统的调节规律 通常选用 A A PIB PDC PID 液位调节系统的调节规律 通常选用 D A PIB PDC PIDD P调节系统中调节器正 反作用的确定是根据 B A 实现闭环回路的正反馈 B 实现闭环回路的负反馈 C 系统放大倍数恰到好处D 生产的安全性 计算题 某电动比例调节器的测量范围100 200 其输出为0 10mA 当温度从140 变化到160 时 测得调节器的输出从3mA变化到7mA 试求该调节器比例带 式中 y 被控参数测量值的变化量 X 控制器输出的变化量 ymax ymin 测量仪表的刻度范围 Xmax Xmin 控制器输出变化范围 设计一个比例 积分 PI 调节器 控制一个温度调节系统 控制器的调节范围为 0 3000 控制器的输出为4 20mA 当给定被控对象一个如图 a 所示的阶跃输入时 测定的被控对象响应曲线如图 b 所示 响应曲线法控制器参数整定经验公式见下表 响应曲线法控制器参数整定经验公式表 答 由已知条件得 控制器的调节范围上下限为 ymax 3000 和ymin 0 控制器的输入上下限为Pmax 18mA和Pmin 4mA 由测试数据得 当输入信号从4mA变化到18mA时 被控对象输出信号从0 变化到2500 由此得广义被控对象的放大系数K0 在测得的曲线上找拐点A 作切线交于B C点 如下图 图中的读数约为 由表中查得PI控制器的比例度计算公式为 积分常数为 控制系统方框图见下图 3 选择调节阀的气开 气关特性 说明理由 4 选择主副控制器的正反作用 说明理由 1 串级控制系统主要应用于 对象的滞后和时间常数很大 干扰作用强而频繁 负荷变化大 对控制质量要求较高的场合 2 温度压力串级控制系统 方块图 3 调节阀选气关式 理由 当气源中断时 阀打开 釜内温度不会因过高而发生事故 4 副控制器为正作用 理由 阀是反作用 副对象正作用 副检测变送正作用 为构成内环为负反馈 所以控制器为正作用 主控制器为正作用 理由 内环为正作用 主对象为反作用 主检测变送为正作用 为构成负反馈 所以主控制器为正作用 试判断图示两系统各属于何种控制系统 说明其理由并画出相应的系统方框图 右图是以加热器出口温度为主被控变量 以燃料油流量为副被控变量和操纵变量构成的典型串级控制系统 左图是一种形似串级控制系统但实际是一种前馈 反馈控制系统 两个控制器TC和FC串级工作 TC的输出作为FC的给定 形似串级控制但并没有回路 只有一个反馈回路 执行器的输出并不能改变原料的流量 所以不能认为是一个串级控制系统 为静态前馈 反馈控制系统的非标准形式