PID控制!!
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工程项目中,如何调节设备中的PID参数.一、PID控制简介PID(Proportional Integral Derivative)控制是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于工业过程控制,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节,它实际上是一种算法。
PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。
PID控制,实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
从信号变换的角度而言,超前校正、滞后校正、滞后-超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。
PID调节器的适用范围:PID调节控制是一个传统控制方法,它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场,不同的现场,仅仅是PID参数应设置不同,只要参数设置得当均可以达到很好的效果。
均可以达到0.1%,甚至更高的控制要求。
PID控制的不足1.在实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定,难以建立精确的数学模型,常规的PID控制器不能达到理想的控制效果;2.在实际生产现场中,由于受到参数整定方法烦杂的困扰,常规PID控制器参数往往整定不良、效果欠佳,对运行工况的适应能力很差。
二、PID控制器各校正环节任何闭环控制系统的首要任务是要稳(稳定)、快(快速)、准(准确)的响应命令。
PID调整的主要工作就是如何实现这一任务。
增大比例系数P将加快系统的响应,它的作用于输出值较快,但不能很好稳定在一个理想的数值,不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响,但有余差出现,过大的比例系数会使系统有比较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。
请问如何用pid控制阀门的开合度?过程控制的四大参数,温度、压力、流量、液位。
因此,对每种参数进行测量和调节不仅确保安全生产,还提高产品质量及经济效益。
在生产过程控制中,控制阀是很常见的控制元件。
作用是什么?由定位器发出控制信号,来改变被调参数,使被调参数控制在工艺要求范围内,从而实现生产过程自动化。
PID液位调节阀控制这个控制系统有四个环节,PID控制器、调节阀、被控对象(容器)、检测变送器(液位计),从而构成一个单回路控制系统。
其中核心环节是PID控制器,在连续时间控制系统中,PID控制器是应用最广泛的,技术也成熟。
因此,长期以来也就形成了经典的结构,参数整定方便、结构更换灵活,满足一般的控制要求是没任何问题的。
例如DCS控制系统就能够实现PID控制阀门的开合度。
上图就是用DCS组态做的一个液位单回路组态,它就是PID液位控制器。
然后再把液位变送器的模拟量输入组态做好即可。
上图中的回路1位号可以自行定义,是控制液位就是LIC后面连接数字,是温度控制就是TIC后面连接数字。
代表的是某某指示控制器,例如LIC就是液位指示控制器。
回路1输入是检测变送器的模拟量输入位号,输出位号是模拟量输出位号。
因此,只要把液位单回路组态好了,然后编译下载即可,在监控画面就能够看到组态好的操作界面。
在操作界面里面有手自动、PID、报警设置、手工置值等功能。
如果是手动控制,其实与PID没有任何关系,只有自动控制才与阀门有关。
这里关键的是PID参数整定的好坏,直接关系到被调参数是否控制在工艺要求范围内。
所以,PID参数没有整定好,投自动是无法进行的,于是不得不用手动控制阀门开合度。
PID控制过程,就是现场的液位变送器不断的给PID控制器反馈信号,然后根据工艺要求的值与反馈过来的值做差,差值大于零它就发出控制指令使调节阀开合度大点,差值小于零它就发出控制指令使调节阀开合度小点。
因此,能否使液位控制精准,不光是PID控制器的功劳,还离不开检测变送器的功劳,现场液位变送器测量不准那么自动控制肯定也不精准。
第四章控制算法与策略按偏差的比例、积分和微分进行控制的控制器(简称为PID 控制器、也称PID 调节器),是过程控制系统中技术成熟、应用最为广泛的一种控制器。
它的算法简单,参数少,易于调整,并已经派生出各种改进算法。
特别在工业过程控制中,有些控制对象的精确数学模型难以建立,系统的参数不容易确定,运用控制理论分析综合要耗费很大代价,却不能得到预期的效果。
所以人们往往采用PID 控制器,根据经验进行在线整定,一般都可以达到控制要求。
随着计算机特别是微机技术的发展,PID 控制算法已能用微机简单实现。
由于软件系统的灵活性,PID算法可以得到修正而更加完善[14]。
在本章中,将着重介绍基于数字PID 控制算法的系统的控制策略。
4.1 采用周期T 的选择采样周期T 在微机控制系统中是一个重要参数,它的选取应保证系统采样不失真的要求,而又受到系统硬件性能的限制。
采样定理给出了采样频率的下限,据此采样频率应满足,S 2 m,其中m是原来信号的最高频率。
从控制性能来考虑,采样频率应尽可能的高,但采样频率越高,对微机的运行速度要求越高,存储容量要求越大,微机的工作时间和工作量随之增加。
另外,当采样频率提高到一定程度后,对系统性能的改善已不明显[14]。
因此采样频率即采样周期的选择必须综合考虑下列诸因素:(1)作用于系统的扰动信号频率。
扰动频率越高,则采样频率也越高,即采样周期越小。
(2)对象的动态特性。
采样周期应比对象的时间参数小得多,否则采样信号无法反映瞬变过程。
(3)执行器的响应速度。
如果执行器的响应速度比较缓慢,那么过短的采样周期和控制周期将失去意义。
(4)对象的精度要求。
在计算机速度允许的情况下,采样周期越短,系统调节的品质越好。
(5) 测量控制回路数。
如果控制回路数多,计算量大,则采样周期T 越长, 否则越小。
(6) 控制算法的类型。
当采用PID 算式时,积分作用和微分作用与采样周 期T 的选择有关。
选择采样周期T 太小,将使微分积分作用不明显。
浅析PID几种控制规律的作用浅析PID几种控制规律的作用PID控制是自动控制中产生最早的控制方法,同时也是在实际工程中应用最为广泛的一种控制方法,在电厂单元制机组的热工控制系统中,绝大部分都是采用PID控制(比如,给水控制系统,过热汽温控制、除氧器水位控制等)。
尽管PID控制已经上了经典教科书,但由于它的简单与实际中良好的应用效果,人们仍在不断研究PID控制器的设计方法(包括各种自适应控制、最优控制等)。
笔者在一些参考书上经常看到讲述比例、积分、微分的调节作用,但书中作者只给出了三种调节规律作用的结果,让读者不知其结论背后的原因。
下面笔者就从理论的角度结合实际的例子来讲述以下这几种调节规律背后的来龙去脉。
(1) 比例调节规律的作用是:偏差一出现就能及时调节,但调节作用同偏差量是成比例的,调节终了会产生静态偏差(静差)。
(2) 积分调节规律的作用是:只要有偏差,就有调节作用,直到偏差为0,因此它能消除静态偏差,但积分作用过强,会使调节作用过强,引起被调参数超调,甚至产生振荡。
(3) 微分调节规律的作用是:根据偏差变化的速度进行调节,因此能提前给出较大调节作用,大大减小了系统的动态偏差量及调节过程时间,但微分作用过强,又会使调节作用过强,引起系统超调和振荡。
这三种调节规律的整定原则是:就每一种调节规律而言,在满足生产要求的情况下,比例作用要强一些,积分作用要强一些,微分作用也要强一些,当同时采用这三种调节规律时,三种调节作用应适当减弱,但微分时间一般取积分时间的1/4~1/3。
正文:1 比例调节规律:将控制对象近似一个比例环节,比例系数为K比例控制作用是指控制器的输出与输入成比例关系。
它的动态方程为μ(t)=Kpe(t) μ(t)= e(t)μ(t)——执行机构的移(即控制器的输出);e(t)——给定值与被控量的偏差,e(t)=g-y;Kp——比例系数或比例增益;——比例带;用传递函数表示为:Wp(s)= =Kp=比例控制作用的动作规律是:偏差e(t)越大,执行机构输出位移μ(t)也愈大;偏差e(t)的变化速度愈大,执行机构输出位移的速度也愈大比例控制作用的特点是动作快,对干扰有及时和很强的控制作用;但由于执行机构的位移μ(t)与被控控量的偏差e(t)有一一对应的关系,所以控制的结果是被控量存在静态偏差。