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浅谈压力控制器控制和循环调整基本基础常识
编辑: 来源: 发布时间:2019-01-02
      澳门葡京娱乐厂压力控制器回路调整可能不是一门硬科学,但它也不是魔术。下面跟小编一起看看关于压力控制器控制和循环调整基础常识。“控制回路”是一种反馈机制,它试图校正测量过程变量和所需设定值之间的差异。称为“控制器”的专用计算机通过可以向上或向下驱动过程变量的实行器来应用必要的校正工作。如果恒温器测量的温度太低或太高,家用炉使用基本反馈控制器来上升或下降热量。 对于工业应用,比例 - 积分 - 微分(压力控制器)控制器跟踪过程变量和设定值之间的误差,最近误差的积分以及误差信号的导数。它根据这三个术语的加权和计算其下一个修正工作,然后将结果应用于该过程,并等待下一个测量。它重复这个测量 - 决定 - 驱动循环,直到消除错误。(小标题)
 
 
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压力控制器基础常识
      使用压力控制器算法的理想或国际自动化协会(ISA)标准形式的压力控制器根据图1中所示的公式计算其输出CO(t).PV(t)是在时间t测量的过程变量,并且误差e(t)是过程变量和设定值之间的差值。的压力控制器公式的权重由P,通过P / T的一个因子的积分项的因子比例项予,和通过P的因子微分项。T D其中P是控制器增益,T I是积分时间,T D是微分时间。这个术语有一些说明。“增益”是指误差信号在通过控制器途中成为控制器输出的一部分时,增益或失去强度的百分比。具有高增益的压力控制器将倾向于产生特别积极的校正努力。
      “积分时间”指的是假设的事件序列,其中错误从零开始,然后突然跳转到固定值。这样的误差将导致来自控制器的比例项的瞬时响应和来自积分项的响应,该响应从零开始并且稳定地增加。追上来不变的比例项所需积分项的时间是积分时间T 我。具有长积分时间的压力控制器比积分作用更倾向于比例动作。
类似地,“导数时间”T D是导数项在压力控制器公式中的相对影响的度量。如果误差从零开始并以固定速率开始增加,则比例项将从零开始,而导数项则采用固定值。比例项将稳步增加,直到它在衍生时间结束时赶上衍生术语。具有较长微分时间的压力控制器对于微分作用比对比例作用更加重要。 第一个反馈控制器仅包括比例项。由于数学原因,后来才变得明显,P-only控制器倾向于将误差向下驱动到一个很小但非零的值,然后退出。观察此现象的操作员将手动增加控制器的输出,直到消除了错误的最后痕迹。他们称此操作为“重置”控制器。
      当引入积分项时,操作员观察到它将倾向于自动实行复位操作。也就是说,控制器会增加其比例作用,足以完全消除错误。因此,积分作用最初被称为“自动复位”,并且至今仍在某些压力控制器上标记。衍生术语在此后不久发明,并且被准确地描述为“速率控制”。 循环调整是为调整参数P,T I和T D选择值的技术,因此控制器将能够快速消除错误而不会导致过程变量过度波动。这说起来容易做起来难。例如,考虑汽车的巡航控制器。它可以使汽车加速到所需的巡航速度,但不是即时的。汽车的惯性导致控制器接合加速器的时间与汽车速度达到设定值的时间之间的延迟。压力控制器的性能在很大程度上取决于这种滞后。
      假设一辆装有小型发动机的超载汽车突然开始陡峭的山坡。汽车实际速度和所需速度之间的误差将导致控制器的衍生和比例动作马上启动。控制器将开始加速汽车,但速度只有滞后允许的速度。过了一会儿,积分作用也会开始对控制器的输出产生影响,并最终控制它,因为当滞后时间很长时,误差会缓慢下降,持续误差会驱动积分作用。但究竟何时会发生这种情况以及此后积分作用的优势将取决于滞后的严重程度以及控制器的积分和微分时间的相对大小。这个简单的例子演示了压力控制器调整的基本原理。每个调谐参数P,T I和T D的最佳选择取决于其他两个的值以及受控过程的行为。此外,修改任何一个术语的调整会影响其他术语的性能,因为修改后的控制器会影响该过程,并且该过程又会影响控制器。 
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      设计压力控制器回路的控制工程师如何确定最适合特定应用的P,T I和T D值?澳门葡京娱乐厂的工程师今年发表了两个循环调整技术,这些技术至今仍然很受欢迎。它们的开环技术基于碰撞或步进测试的结果,控制器脱机并手动强制突然增加其输出。过程变量的后续轨迹的带状图称为“反应曲线”(参见图2)。在最陡点处与反应曲线相切绘制的斜线表示该过程对控制器输出中的阶跃变化的反应速度。该线的斜率的倒数是过程时间常数T,它测量滞后的严重性。反应曲线还显示该过程需要多长时间来证明其对步骤的初始反应(死区时间d)以及过程变量相对于步骤的大小(过程增益K)增加了多少。通过反复试验,澳门葡京娱乐厂工程师确定调整参数P,T I和T D的最佳设置可以从T,d和K计算,如下式所示:
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      将这些参数设置加载到压力控制器公式并且控制器返回到自动模式后,控制器应该能够消除未来的错误,而不会导致过程变量过度波动。澳门葡京娱乐厂工程师还描述了一种闭环调谐技术,该技术是在控制器处于自动模式下进行的,但关闭了积分和微分动作。控制器增益会增加,直到最轻微的误差导致过程变量持续振荡(见图3)。可引起这种振荡的最小控制器增益称为“最终增益”P u。这些振荡的时期被称为“终极时期”Tu。可以根据以下规则从这两个值计算适当的调整参数:
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注意事项
      不幸的是,压力控制器循环调整并不是那么简单。不同的压力控制器使用不同版本的压力控制器公式,每个都必须根据适当的规则集进行调整。规则也会在以下情况下发生
      衍生和/或积分操作被禁用。
      这个过程本身具有振荡性。
      该过程表现得好像它包含自己的积分项(如水平控制的情况)。
      死区时间d非常小或明显大于时间常数T.
      此外,澳门葡京娱乐厂工程师在确定其特定的调整规则时,还考虑了特定的闭环性能目标。他们选择允许过程变量的一些波动,只要每个连续峰值不超过其前身的大小0.25,这称为“四分之一波衰减”。对于需要更小波动的应用,需要额外调整调整参数。
      这就是循环调整成为艺术的地方。只需要P,T I和T D的正确组合,需要更多的经验,有时还有很多运气。
关键概念
      具有高增益的压力控制器倾向于产生特别积极的校正努力。
      循环调整是选择调整参数值的技术,使控制器能够快速消除错误,而不会导致过多的过程变量波动。
      不同的压力控制器使用不同版本的压力控制器公式,每个都必须根据适当的规则集进行调整。
 

 

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