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三作用控制器的原理
2019-11-05 14:20
       空调对于同一对象,在相同阶跃扰动、相同衰减率下,采用不同的调节动作会有不同的响应过程,显然,PID同时作用的控制效果最佳。但这并不意味着在任何情况下同时采用三种调节都是合理的。何况三作用控制器有三个需要整定的参数,如果这些参数整定不合适,不仅不能发挥各种调节动作应有的作用,反而会适得其反。

         PID控制器中各控制环节的作用是,比例控制(P控制)是主控制动作,它能快速响应并有效削弱偏差信号,但有余差存在,积分控制(I控制)具有超前作用,反应偏差信号的变化趋势(变化速率)在微分项设置担当的情况下,可提高系统的动态性能指标,减小超调量,提高系统稳定性。可以说,比例控制是对现在偏差的校正。

       目前,有些PID控制器具有微分先行和积分分离功能,其目的是为了更进一步提高控制系统功能。

       微分先行,是仅对测量值进行微分作用,使设定值改变时不会产生冲击,而使过程扰动。

       积分分离,是对积分控制作用的一种改进措施。把偏差设计在一定范围内引入积分作用,超出这一范围就将积分作用切断,在切断瞬间保持输出不变。具体实现是在回路中设置一个门限值,以控制积分作用的引入或切断。因为有些系统在启动时,允许设定值有一定幅度的变化或允许短期存在余差,这时,可以把积分切除,侍系统稳定,偏差减小到规定门限值时,再自动把积分作用引入。

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       比例积分微分控制动作规律的选择

       通常,选择控制器的动作规律时,应根据系统控制要求、被控对象特性、负荷变化、病根扰动等具体情况,同时还要考虑系统的经济性等 因素。比例、积分、微分控制动作规律地选择原则如下:

      当控制通道时间常数较大或容积迟延较大时,应引入微分动作。如工艺允许有余差,可选用PD调节;如工艺要求无余差,则应选用PID调节,如温度、Ph控制等。

      当控制通道时间常数较小,负荷变化也不大,而工艺要求无余差时,可选用PI调节,如管道压力、流量的控制。

       当控制通道时间常数较小,负荷变化较小,工艺要求不高时,或选用P调节,如贮罐压力液位的控制。当控制通道时间常数或容积迟延很大,负荷变化亦很大时,简单控制系统已不能满足控制要求,应采用复杂控制系统。
       PID控制参数的工程整定

       PID控制系统由广义对象和控制器构成,其控制质量的决定因素是被控对象的动态特性,当控制系统安装完成后,系统能否在最佳状态下工作,主要取决于控制器各个参数的调整是否得当。因此,PID控制系统的参数整定        是控制系统设计的关键。

       PID控制参数整定的性能指标

       PID控制参数的整定,就是根据被控对象的特性对PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间等参数进行调整,它是控制系统应用中的一个重要环节。

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