6.1-6.串级控制系统的参数整定 1.逐步逼近整定法
主开环、副闭环,整定副调的参数
副回路等效成一个环节,闭合主回路,整定主调节器参数 观察过渡过程曲线,满足要求,所求调节器参数即为
否则,再整定副调节器参数,(此时副回路、主回路都已闭合!)记为 反复进行,满意为止
该方法适用于主、副过程时间常数相差不大,主、副回路动态联系密切,需反复进行,费时较多 2.两步整定法
主、副闭合,主调为比例,比例度为百分之一百,先用4比1衰减曲线法整定副调节器的参数,求得比例度和操作周期;
等效副回路,整定主调参数,求得主回路在4比1衰减比下的比例度和操作周期;根据两种情况下的比例度和操作周期,按经验公式求出主、副调节器的积分时间和微分时间,然后再按先副后主、先比例后积分再微分的次序投入运行,观察曲线,适当调整,满意为止。
3.一步整定法
思路:先根据副过程特性或经验确定副调节器的参数,然后一步完成主调节器的参数的整定。理论依据:主、副调节器的放大系数在0?Kc1?Kc2?0.5的条件下,主、副过程特性一定时,Kc1?Kc2为一常数
⑴ 主、副调节器均置比例控制,根据约束条件或经验确定Kc2 ⑵ 等效副回路,按衰减曲线法整定主调节器参数;
⑶ 观察曲线,在约束条件下,适当调整主、副调节器的参数,满意为止。 7.1-6*.串级控制系统的参数整定
1.串级控制系统的参数整定有逐步逼近法、两步整定法和一步整定法 2.逐步逼近法:
⑴断开主回路,整定副回路、取得参数
⑵整定好的副回路作为主回路的一个环节,整定主回路、取得参数 ⑶主回路、副回路闭环,再次整定副回路、取得参数 ⑷重新整定主回路、取得参数
⑸依次整定副回路、主回路。并循环进行,逐步接近主、副回路最佳控制状态。
3.两步整定法:系统处于串级工作状态,第一步按单回路方法整定副调节器参数;第二步把已经整定好的副回路视为一个环节,仍按单回路对主调节器进行参数整定。
4.一步整定法:所谓一步整定法,就是根据经验,先将副调节器参数一次调好,不再变动,然后按一般单回路控制系统的整定方法直接整定主调节器参数。
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6.1-7.串级控制系统的方案设计
1.副回路设计中,最重要的是选择副回路的被控参数(串级系统的副参数)。副参数的选择一般应遵循下面几个原则:
⑴主、副变量有对应关系
⑵副参数的选择必须使副回路包含变化剧烈的主要干扰,并尽可能多包含一些干扰 ⑶副参数的选择应考虑主、副回路中控制过程的时间常数的匹配,以防“共振” 的发生 ⑷应注意工艺上的合理性和经济性
2.主、副调节器调节规律的选择:主调节器通常选用PI调节,或PID调节。控制副参数是为了提高主参数的控制质量,对副参数的要求一般不严格,允许有静差。因此,副调节器一般选P调节就可以了。
3.主、副调节器正、反作用方式的确定
对串级控制系统来说,主、副调节器正、反作用方式的选择原则依然是使系统构成负反馈。 选择时的顺序是:
⑴根据工艺安全或节能要求确定调节阀的正、反作用; ⑵按照副回路构成负反馈的原则确定副调节器的正、反作用; ⑶依据主回路构成负反馈的原则,确定主调节器的正、反作用。
6.1-8.某串级控制系统采用两步法整定控制器参数,测得4:1衰减法的过程参数:
若已知主控制器选用PID控制规律,副控制器选用P控制规律。?1S?8%,T1S?100s;?2S?40%,T2S?10s;试求主、副控制器的参数。
解:
?1?0.8?1s?0.8?8%?6.4%T1I?0.3T1S?0.3?100?30s T1D?0.1T1S?0.1?100?10s?2??2S?40%
6.2.前馈控制系统
6.2-1.前馈控制的工作原理及其特点
1.反馈控制的特点与不足:不论是什么干扰,只要引起被调参数的变化,调节器均可根据偏差进行调节。但必须被调参数变化后才进行调节,调节速度难以进一步提高。
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2.前馈控制的特点:
⑴前馈控制器是按是按照干扰的大小进行控制的, 称为“扰动补偿”。如果补偿精确,被调变量不会变化,能实现“不变性”控制。
⑵前馈控制是开环控制,控制作用几乎与干扰同步产生,是事先调节,速度快。 ⑶前馈控制器的控制规律不是PID控制,是由对象特性决定的。 ⑷前馈控制只对特定的干扰有控制作用,对其它干扰无效。 6.2-2.前馈控制系统的结构
1.静态前馈控制系统:所谓静态前馈控制,是前馈控制器的补偿控制规律,只考虑静态增益补偿,不考虑速度补偿。
Y(s)?GF(s)?GB(s)?Go(s)?0F(s)
GF(s)GB(s)??Go(s)2.静态前馈系统结构简单、易于实现,前馈控制器就是一个比例放大器。但控制过程中,动态偏差依然存在。 3.动态前馈控制系统:完全按照补偿控制规律制作控制器。
4.理论上,动态前馈控制能在每个时刻都完全补偿扰动对被控参数的影响。但补偿控制规律比较复杂,常常无法获得精确表达式,也难以精确实现。
5.前馈—反馈复合控制系统:为了克服前馈控制的局限性,将前馈控制和反馈控制结合起来,组成前馈—反馈复合控制系统。
6.2-3.前馈控制的特点及局限性 1.前馈控制的特点
开环控制;比反馈控制及时;补偿器为专用 2.前馈控制的局限性:无法实现对干扰的完全补偿 只能抑制可测干扰; 不能对每个干扰实现补偿;
补偿器难以精确得到,即使得到有时物理上也难以实现 6.2-3.前馈-反馈复合控制
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