PID参数整定口诀
我们先看网上流传的PID参数整定口诀: 参数整定找最佳,从小到大顺序查 它是什么时候开始在网上流传的不太清楚。 现在再看另一首口诀: 参数整定寻最佳,从大到小顺次查。 现dlr结合这两首口诀,进行一些浅析。 控制系统在设计、整定和运行中,衡量系统质量的依据就是系统的过渡过程。当系统的输入为阶跃变化时,系统的过渡过程表现有:发散振荡、等幅振荡、衰减振荡、单调过程等形式。在多数情况下,dlr都希望得到衰减振荡的过渡过程,且认为如图1所示的过渡过程最好,并把它作为衡量控制系统质量的依据。 图1 过渡过程质量指标示意图 选用该曲线作为控制系统质量指标的理由是:它第一次回复到给定值较快,以后虽然又偏离了,但偏离不大,并且只有极少数几次振荡就稳定下来了。定量的看,第一个波峰B的高度是第二个波峰B'高度的4倍,所以这种曲线又叫做4:1衰减曲线。在调节器工程整定时,以能得到4:1的衰减过渡过程为最好,这时的调节器参数可叫最佳参数。 先谈谈口诀“参数整定寻最佳,从大到小顺次查。”中的最佳参数问题,很多仪表工都有这样的体会,在现场的调节器工程参数整定中,如果只按4:1衰减比进行整定,那么可以有很多对的比例度和积分时间同样能满足4:1的衰减比,但是这些对的数值并不是任意的组合,而是成对的,一定的比例度必须与一定的积分时间组成一对,才能满足衰减比的条件,改变其中之一,另一个也要随之改变。因为是成对出现的,所以才有调节器参数的“匹配”问题。而dlr在实际应用中只有增加一个附加条件,才能从多对数值中选出一对适合的值。这一对适合的值通常称为“最佳整定值”。“从大到小顺次查”中“查”的意思就是找到调节器参数的最佳匹配值。而“从大到小顺次查”是说在具体操作时,先把比例度、积分时间放至最大位置,把微分时间调至零。因为我们需要的是衰减振荡的过渡过程,并避免出现其它的振荡过程,在整定初期,把比例度放至最大位置,目的是减小调节器的放大倍数。而积分放至最大位置,目的是先把积分作用取消。把微分时间调至零也是把微分作用取消了。“从大到小……”就是从大到小改变比例度或积分时间刻度,实质是慢慢的增加比例作用或积分作用的放大倍数。也就是慢慢的增加比例或积分作用的影响,避免系统出现大的振荡。最后再根据系统实际情况决定是否使用微分作用。 在有的场合,也可不强求以上步骤,而dlr是采取按表-1的经验整定法PID参数凑试范围一览表,先把积分、微分时间选择好,然后由大到小的改变比例度进行凑试,直至调节过程曲线满意为止。积分时间和微分时间预置后用比例度凑试,其体现的是经验,如果没有经验就成为盲目调试了。此方法的缺点是当同时使用比例、积分、微分三作用时,不易找到最合适的整定参数,则反复的凑试会费很多时间。 表-1 经验整定法PID参数凑试范围一览表 “曲线振荡很频繁,比例度盘要放大。”说的是比例度过小时,会产生周期较短的激烈振荡,且振荡衰减很慢,严重时甚至会成为发散振荡,如图2所示。这时就要调大比例度,使曲线平缓下来。 “ 曲线漂浮绕大弯,比例度盘往小扳。”说的是比例度过大时会使过渡时间过长,使被调参数变化缓慢,即记录曲线偏离给定值幅值较大,时间较长,这时曲线波动较大且变化无规则,形状像绕大弯式的变化,如图3所示。dlr这时就要减小比例度,使余差尽量小。 调节器的参数按比例积分作用整定好后,dlr可在积分时间的0.2~0.5倍范围内来调整微分时间。即“最后再把微分加。”由于微分作用会增强系统的稳定性,故采用微分作用后,调节器的比例度可以再增大一些,一般以增大20%为宜。微分作用主要用于滞后和惯性较大的场合,由于微分作用具有超前调节的功能,当系统有较大滞后或较大惯性的情况下,才应启用微分作用。 为方便理解几十年前的口诀,对有关问题谈点dlr的看法。
① 关于比例度盘 口诀是仪表工实际工作的总结,但由于历史的原因,当时仪表工所接触的大多是气动调节仪表,最早的是04型基地式气动调节仪表,后来是气动单元组合仪表,七十年代初期电动仪表在工厂的应用也是很有限的。气动仪表调比例度就是改变一个针形阀门的开度,为便于dlr观察阀门的开度,阀门手柄上有个等分刻度盘;电动仪表调的是电位器,同样也有一个等分刻度盘;这就是口诀中说的:“比例度盘”。 ② 过程曲线的观察 经验法的实质就是看曲线,调参数。 |