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求取控制器的最佳数值的原理
2019-11-04 11:19
        稳定边界法:这是一种闭环整定方法,它基于纯比例控制系统临界振荡试验所得数据,即临界比例带和临界振荡周期,利用一些经验公式,求取控制器的最佳数值。其具体步骤是:
先置控制器,比例带置比较大值,使系统投入运行。

       待系统运行稳定后,逐渐减小比例值,直到出现等幅振荡,即所谓临界振荡。记录下此时的比例带(临界比例带)和两个波峰间的时间(临界振荡周期)。

       利用临界比例带和临界周期值,按经验公式求取控制器的整定参数。

       实践证明,由于被控对象的特性不同,按经验公式得到的整定参数不一定都能获得满意的结果,且某些被控对象也不允许进行稳定边界试验。

       衰减曲线法

       此法与稳定边界法类似,但该法不是采用临界振荡时的比例带和振荡周期数值进行计算,而是采用衰减比为4:1或10:1时设定值扰动的衰减振荡试验数据,再按经验公式控制器的整定参数。

       上述三种方法各有特点和适用范围,其共同点都是通过试验,按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法,都需要反复修正控制器参数,并在实际运行中观察效果,经过认真的耐心调整与完善,才能获得较好的效果。


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        经验整定法

         这种方法实质上是一种经验试凑法,它不需要进行上述方法所要求的试验和计算,而是根据运行经验,先确定一组比例、积分、微分参数,并将系统投入运行,然后人为地加入阶跃扰动,(通常为被控变量的设定值扰动),观察被控变量或控制器输出的阶跃响应曲线,并根据各参数对控制过程的影响修正相应的参数值。一般按照先修正比例系数(或比例带),再修正积分时间或微分时间,如此反复试验,直到获得满意的阶跃响应曲线为止。

         在PI、PD、PID等各种控制系统中,比例控制都是必不可缺少的基本控制,因此,在实际系统整定过程中,一般先调整比例系数,(或比例带),使系统响应获得规定的衰减率,然后再改变其他参数。最后经过反复综合调整所有参数,以期在规定的衰减率下使选定的某一误差积分指标最小,从而获得控制器最佳的整定参数。

        一种可供参考的经验整定方法如下:

        只加入比例控制环节,慢慢调节比例系数,使系统微微振荡起来。

        加入微分控制环节,慢慢调节微分时间,相当于增大系统的阻尼,使系统逐渐稳定下来。

       待系统稳定下来以后,再次调节,又使系统微微振荡起来;然后再调节,又使系统稳定下来;如此反复调节,直到不能再调节为止。


       为了使系统工作稳定可靠,保证鲁棒性,最后还要根据经验将所有的值做一些细微的调整。

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