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压力控制器调整的标准理论和启发式调优程序的相关常识
编辑: 来源: 发布时间:2019-02-01

     澳门葡京娱乐厂对这个问题的看法来自过程工业的经验,其特点是应用是非线性的,相对较慢,并且具有适度的信号噪声和与安全性相关的实质性问题。

    压力控制器的调整通常使用设定值更改(伺服模式)进行测试,使用与新设定值的偏差作为良好度量。并且,通常,控制的良好性基于观察随时间变化的受控变量(CV)趋势。如果在下游混合过冲和下冲(例如,过热,过冷)材料,则误差(IE)的积分(其中误差是控制器致动误差或偏离设定点)可以是控制良好性的适当测量。
    在IE方法中,加号和减号错误相互平衡。但是,如果任一偏差不好,则误差绝对值(IAE)的积分可能是正确的度量。例如,客户可能会喜欢一点额外的纯度,但制造商可能不喜欢制造更高纯度所需的额外能量。在这里,任何偏差都是不希翼的。但通常情况下,小的偏差是无关紧要的,大的偏差是可以检测到的。在这种情况下,平方误差(ISE)的积分是合适的。
    时间标度绝对误差(ITAE)和时间标度平方误差(ITSE)的积分的积分通过将致动误差乘以自设定点变化的时间来惩罚来自设定点的持续振荡(或任何类型的偏差)。这些指标将寻求改善伺服模式下的建立时间。
    所有这些措施都量化了偏离设定值的影响。但是较老的,仍然流行的标准是阻尼率,四分之一幅度阻尼(QAD)是习惯。在QAD中,压力控制器被调谐,因此第二次过冲是第一次的1/4。超调是超越射击。它可以高于或低于设定值,具体取决于激活设定值变化的方向。过冲与设定值变化方向相同。
    虽然大家澳门葡京娱乐厂使用术语“积分”,但实际度量是从采样数据中数值计算的,而不是连续值,并且在有限的时间段内,而不是无限时间。以下是ISE的名义定义,以及使用矩形积分规则进行计算:
公式1
    ISE是我对所有这些CV反应测量的最爱,因为当按时间标准化时,它代表了监管期间的过程差异。大多数情况下,流程没有被改变,但是它们受到监管 - 它们被保持在相同的设定点。过程差异决定了设定值与产品规格的接近程度,是评估控制良好性的最佳选择。此扩展显示了与收集时间归一化的σ和ISE的关系,t:
公式2
 
    如果产品规格为x≤xspec,则CV标准偏差为σ,并且希翼仅在95%的时间内违反规格,则设定值必须为:
公式3
 
    但是,在这种监管案例中,测试压力控制器调整的良好性不会对设定值的变化做出响应。要在监管情况下进行测试,请选择压力控制器系数值并在延长的监管期内收集数据,其时间足以经历对流程可能遇到的变幻莫测范围的控制响应。
    尽管ISE是我的默认选择,但特定的应用程序情况可能会使其他指标(IE,IAE,ITSE,QAD等)更合适。了解您的流程及其背景,然后选择正确的CV指标。
    控制优点还应考虑对操纵变量(MV),控制器输出的影响。在我看来,仅使用CV性能的指标来调整控制器通常会导致控制器积极地移动阀门。这不希望地和过度地扰乱了公用设施流,对设备施加压力并在下游传播扰乱。MV动作的一个衡量标准是能量,它是每次采样时MV的平方增量变化的总和。另一个是旅行,这是自上次调整以来增量MV变化的绝对值。
公式4
    如果MV需要从50%变为60%,但是通过跳跃到80%,然后是55%,然后是75%,然后达到60%,它已经走了95%只是为了使10%的变化。
    我认为调整的CV标准经常忽略对MV的影响。CV调整标准导致积极的控制器。然而,由于安全性,公用设施线路中的干扰传播,热应力,操作员对振荡条件的响应以及对过程增益变化的鲁棒性,操作员通常更喜欢控制器更温和,并且以足够快但过度阻尼的方式移动过程。方式。
    尽管CV和MV问题很重要,但我认为与压力控制器调优相关的三个项目在评估调优方面具有更强的主张:
    1.操作员/技师/工程师的时间/技能是最重要的标准。调整过程应该快速,健壮且简单(无需复杂的计算)。
    2.调整程序不应该是侵入性的。它不应该扰乱这个过程。这是第二个最重要的标准。
    3.调整必须适应压力控制器可能遇到的内容,而不仅仅是调整过程中的过程。过程是非线性的,这意味着增益,时间常数和延迟不是恒定的,而是取决于不断变化的操作条件。调整程序应允许调谐器在可能的未来条件下平衡情境中的CV和MV问题。
    如果大家澳门葡京娱乐厂写了一本关于过程控制的教科书,我将包括许多标准调整方法(ZN Ultimate,lambda,压力控制器合成,基于FOPDT模型,Cohen-Coon,ATV等)。它们具有揭示动态系统分析和专业历史背景的价值。但我不使用它们。它们需要太长时间,导致过程干扰太大而不能舒适,假设控制器系数设置已正确校准,需要计算,使用过于激进的CV测量,并假设过程是线性的。
我使用并教授一种启发式的调优方法。它基于标准PID算法:
公式5
 
    1.调整P-only控制器中的增益,直到响应适度的设定值变化有大约三个可检测的运动方向。在上下 - 下降模式中进行顺序设定值更改,以最大程度地减少与标称值的过程偏差。从较低的Kc值开始,以最大限度地减少调谐引起的扰乱。如果搜索,将Kc值加倍或减半; 然后,当识别出范围时,间隔减半到微调。没有必要得到三个摆动 - 2.5或3.5是好的。可能更容易看到MV中的信号比CV中的信号摆动。如果一侧有比另一侧更多的摆动,请使用更具攻击性的一面。
    2.将积分时间设置为振荡周期的一半。
    虽然平方误差(ISE)的积分是我的默认选择,但特定应用情况可能会产生其他指标之一(误差的整数(IE),误差的绝对值(IAE),时间平方误差的积分) (ITSE),四分之一振幅衰减(QAD)等)更合适。了解您的流程及其上下文,然后选择正确的受控变量(CV)指标。
    3.在极少数情况下需要导数动作时,接受传统调整规则的范数,并将微分时间设置为积分时间的1/4。
    4.设置您想要的选项(例如P-on-x,速度模式,防饱和)。
    5.通过在所需的工作范围内进行设定值阶跃变化测试,微调PI或PID控制器增益。避免振荡动作。如果它阻止可能遇到的另一个区域的振荡动作,则接受在一个方向或一个操作区域的缓慢控制。
    这种启发式方法快速,自信地完成,对流程影响很小,并且包括人工监督。澳门葡京娱乐厂建议你超越任何关于调整的一个方面的理论,并使用一套全面的评估标准来练习启发式调优。 
 

 

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