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淺述PKS系統PID參數整定方法

淺述PKS系統PID參數整定方法

2016/5/20 13:21:02

鑒于重整裝置儀表控制回路自控率比較低,大部分回路都是手動操作,這樣不但增加了操作員的工作量,而且對產品質量也有一定的影響,特編制了此PID參數整定方法。

一、修改PID參數必須有“SUPPERVISOR”及以上權限。

二、打開要修改的控制回路細目畫面,翻到下圖所示的頁面,修改PID控制回路整定的三個參數K,T1,T2。

三、PID參數代表的含義

K 比例增益(放大倍數),范圍為0.0240.0

T1:積分時間,范圍為0.01440.0,單位為分鐘,0.0代表沒有積分作用;

T2:微分時間,范圍為0.01440.0,單位為分鐘,0.0代表沒有微分作用。

四、PID參數的作用

1)比例調節的特點:1、調節作用快,系統一出現偏差,調節器立即將偏差放大K倍輸出; 2、系統存在余差。

 K越小,過渡過程越平穩,但余差越大;K增大,余差將減小,但是不能完全消除余差,只能起到粗調作用,但是K過大,過渡過程易振蕩,K太大時,就可能出現發散振蕩。

(2)積分調節的特點:積分調節作用的輸出變化與輸入偏差的積分成正比,積分作用能消除余差,但降低了系統的穩定性,T1由大變小時,積分作用由弱到強,消除余差的能力由弱到強,只有消除偏差,輸出才停止變化。

(3)微分調節的特點:微分調節的輸出是與被調量的變化率成正比,在引入微分作用后能全面提高控制質量,但是微分作用太強,會引起控制閥時而全開時而全關,因此不能把T2取的太大,當T2由小到大變化時,微分作用由弱到強,對容量滯后有明顯的作用,但是對純滯后沒有效果。 

五、如果要知道控制回路的作用方式,可以進入控制回路的細目畫面,進入下圖所示頁面:

其中“CONTROL ACTION”代表控制器作用方式,“REVERSE”表示反作用,“DIRECT”代表正作用。

六、控制器的選擇方法

1P控制器的選擇:它適用于控制通道滯后較小,負荷變化不大,允許被控量在一定范圍內變化的系統;

2PI控制器的選擇:它適用于滯后較小,負荷變化不大,被控量不允許有余差的控制系統;

(3)PID控制器的選擇:它適用于負荷變化大,容量滯后較大,控制質量要求又很高的控制系統,比如溫度控制系統。

七、PID參數整定的方法

一般在工程應用中采用經驗湊試法。

經驗湊試法在實踐中最為實用。在整定參數時,必須認真觀察系統響應情況,根據系統的響應情況決定調整那些參數。觀察系統響應效果,可以通過查看控制回路細目畫面中的實時趨勢曲線,衰減曲線最好是4:1,即前一個峰值與后一個峰值的比值為4:1。

經驗值:在實際調試中,只能先大致設定一個經驗值,然后根據調節效果修改,這里的P代表比例度,P=1/K。

總之,在整定時不能讓系統出現發散振蕩,如出現發散振蕩,應立即切為手動,等系統穩定后減小放大倍數、增大積分時間或減小微分時間,重新切換到自動控制。

放大倍數越小,過渡過程越平穩,但余差越大。放大倍數越大,過渡過程容易發生振蕩。積分時間越小,消除余差就越快,但系統振蕩會較大,積分時間越大,系統消除余差的速度較慢。微分時間太大,系統振蕩次數增加,調節時間增加,微分太小,系統調節緩慢。

控制器參數湊試法的步驟:

因為比例作用是基本的控制作用,因此,首先把比例度湊試好,待過渡過程已基本穩定,然后加積分作用消除余差,最后加入微分作用進一步提高控制質量,基本步驟如下:

(A)對P控制器,將放大倍數放在較小的位置,逐漸增大K,觀察被控量的過渡過程曲線,直到曲線滿意為止;

(B)對PI控制器,先置T1=0,按純比例作用整定放大倍數使之達到4:1衰減曲線;然后將K縮小(10~20%),將積分時間T1由大到小逐步加入,直到獲得4:1衰減過程;

(C)對PID控制器,將T2=0;先按PI作用湊試程序整定K,T1參數,然后將放大倍數增大到比原值大(10~20%)位置,T1也適當減小之后,再把T2由小到大逐步加入,觀察過渡曲線,直到獲得滿意的過渡過程。

一句話:整定參數時要認真觀察系統輸出及被調量的變化情況,再根據具體情況適當修改PID參數。可以說,只要工藝技術員多花點時間,大多數控制系統采用PID調節都能滿足要求。

八、串極控制回路整定

串極控制回路的整定可以采用兩步法,即先整定副回路,再整定主回路;也可以采用一步法,即同時整定主副回路。

(1)在采用一步法整定時副回路的經驗值為以下值,一般副回路只采用比例控制;

(2)將串極控制回路系統投入運行,然后按單回路控制系統參數整定方法,整定主控制器的參數;

(3)如果在整定過程中出現“共振”,只需減小主、副控制器的放大倍數就可以消除,如果共振太劇烈,可先切換到手動,待生產穩定后,重新投運,重新整定。

總之:P作用是最基本的控制作用,加入I作用后可做到無差控制,提高控制精度,加入D作用能全面提高控制質量。

九、注意事項

(1)參數整定前要先校驗傳感器和執行器,保證現場儀表是正常的,可以先手動控制試一下,手動狀態測量參數應該是穩定可靠的。

(2)按經驗值設定K參數,暫時關掉積分調節試著切換到自動觀察階躍響應,此時應特別注意控制器的輸出,一定要判斷一下回路是不是負反饋的(檢查設計和接線是否有漏洞,新系統調試的時候會遇到這種情況,如:需要關開度的時候,調節器偏偏是放大開度);

(3)在整定參數時要保證工藝穩定,當影響到產品質量和工藝參數時要立即切到手動控制,待工藝生產穩定后再投自動修改PID參數。

(4)如果是串級、比例控制回路,要先一個回路一個回路的整定,還應注意先內環后外環的原則。

(5)在手動切到自動的時候,要保證給定值與測量值近乎一致。 

通過以上介紹可知,PID參數整定是很重要的,它不僅影響到控制的平穩,還影響到生產過程產品質量的問題。閑暇時間特編寫此PID參數整定方法,希望對重整裝置的工藝人員有所幫助。

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