1、臨界震蕩過程
控制系統(tǒng)在外界干擾作用后，不能恢復(fù)到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，而出現(xiàn)一種既不衰減，也不發(fā)散的等幅振蕩過程，這樣的過渡過程就稱為臨界振蕩過程，如圖1所示。我們?cè)谂R界比例度法整定中，首先需要得到的就是臨界參數(shù)，即在臨界狀態(tài)下，被控量y來回振蕩一次所用時(shí)間，稱為臨界周期Tk；被調(diào)參數(shù)處于臨界狀態(tài)時(shí)的比例度，稱為臨界比例度δk。
圖1 臨界振蕩過程示意圖
用臨界比例度法整定PID參數(shù)時(shí)，要在純比例作用下，在控制系統(tǒng)中由大到小的改變調(diào)節(jié)器的比例度，來誘發(fā)出過程控制回路中的等幅振蕩，得到如圖1所示的臨界振蕩過程，以得到我們所需要的臨界比例度δk和臨界周期Tk的數(shù)值。然后再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各參時(shí)間數(shù)的具體數(shù)值。
2、臨界比例度法整定口訣
臨界整定應(yīng)用多，純P運(yùn)轉(zhuǎn)減參數(shù)；
等幅振蕩出現(xiàn)時(shí)，δk值Tk值為臨界；
按照公式乘系數(shù)，P、I、D序不能錯(cuò)；
靜觀運(yùn)行勤調(diào)整，細(xì)心尋求最佳值。
3、臨界比例度法整定步驟
云南昌暉儀表制造有限公司結(jié)合口訣介紹臨界比例度法的整定步驟。
①先把積分時(shí)間放至最大微分時(shí)間放至零，比例度放至較大的適當(dāng)值。“純P轉(zhuǎn)減參數(shù)”，就是使控制系統(tǒng)按純比例作用的方式投入運(yùn)行。然后慢慢地減少比例度，在外界干擾的作用下，細(xì)心觀察調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)和被調(diào)參數(shù)的變化情況；如果控制過程的曲線波動(dòng)是衰減的，則把比例度繼續(xù)調(diào)小，如果控制過程的曲線波動(dòng)是發(fā)散的，則應(yīng)把比例度調(diào)大些，直到曲線波動(dòng)呈等幅振蕩為止，以此得到臨界振蕩過程，從而得到臨界比例度δk和臨界周期Tk值。即口訣說的“等幅振蕩出現(xiàn)時(shí)，δk值Tk值為臨界”。
②“按照公式乘系數(shù)”即根據(jù)得到的δk和Tk值按表1臨界比例度法參數(shù)計(jì)算公式表，來計(jì)算調(diào)節(jié)器的各參數(shù)值。
表1 臨界比例度法參數(shù)計(jì)算公式表
調(diào)節(jié)規(guī)律 比例度δ/% 積分時(shí)間Ti/min 微分時(shí)間Td/min
P 2δk
PI 2.3δk 0.85Tk
PID 1.78δk 0.5Tk 0.125Tk
③求得具體的數(shù)值后，將比例度調(diào)在比計(jì)算數(shù)值大一些的刻度上，然后把積分時(shí)間放至計(jì)算值上，然后從大到小地調(diào)整積分時(shí)間，最后把微分時(shí)間放至計(jì)算值上，從小到大地調(diào)整微分時(shí)間。這樣的調(diào)整次序就是口訣中的“PID序不能錯(cuò)”。
④最后把比例度減小到計(jì)算值上，通過觀察曲線，也就是“靜觀運(yùn)行勤調(diào)整，細(xì)心尋求最佳值”。即適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行各參數(shù)的微調(diào)，以達(dá)到滿意的控制效果。
4、臨界比例度法整定PID參數(shù)注意事項(xiàng)
①臨界比例度很小時(shí)將近似于位式控制，這時(shí)應(yīng)注意并觀察調(diào)節(jié)閥門的開、關(guān)狀態(tài)，因?yàn)檎{(diào)節(jié)閥一會(huì)全開，一會(huì)全關(guān)這對(duì)生產(chǎn)是不利的，如燃油鍋爐熄火可能會(huì)導(dǎo)致爆炸事故的發(fā)生。這樣的場(chǎng)合盡量把比例度調(diào)大一點(diǎn)，而且在尋找臨界狀態(tài)時(shí)，要格外小心。否則只有改用其他整定方法。
②工藝對(duì)生產(chǎn)參數(shù)有嚴(yán)格要求時(shí)，如果被調(diào)參數(shù)出現(xiàn)等幅振蕩，可能會(huì)影響到生產(chǎn)或安全。這樣的對(duì)象最好改用其他的整定方法。
③有的對(duì)象在整定中，可能會(huì)遇到系統(tǒng)臨界比例度很小，已把比例度調(diào)至10%以下了，但還是不出現(xiàn)臨界狀態(tài)，這時(shí)，可采取在5%-10%之內(nèi)選定一個(gè)比例度作為δk的參考值，來進(jìn)行整定。
④觀察臨界振蕩過程曲線用DCS操作站的顯示是很方便的，對(duì)于沒有使用DCS的場(chǎng)合，可使用無紙記錄儀的記錄曲線。可采取縮小儀表量程，減小無紙記錄儀記錄間隔，讀取多個(gè)周期求平均值的方法，如圖1中用3Tk來提高臨界振蕩過程曲線數(shù)值的準(zhǔn)確性。
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