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PID自控调节系统调节效果差的原因分析

发布日期:2014-10-16  来源:  编辑:  浏览次数:
【导读】:PID自控调节,是自控专业的重点课题之一,也是自控专业的难点。实际应用中,经常会遇到PID自控系统调节效果差或不能正常调节的问题。文章联系实际问题,结合自控理论,对上......

PID自控调节,是自控专业的重点课题之一,也是自控专业的难点。实际应用中,经常会遇到PID自控系统调节效果差或不能正常调节的问题。文章联系实际问题,结合自控理论,对上述问题,作一归纳与分析。


1、用于调节的介质量能不足导致调节失败
    在调节阀安装管道上的调节介质量能不足,如流量调节,由于泵扬程不够等原因,供给流量调节管道非常大流量不够;反应釜温度调节,给反应釜加热调节管道的导热油非常大流量不够,或导热油温度不够;压力调节,调节压力的管道非常大供压不足;液位调节,调节液位的进料管道非常大流量不够等。上述问题,都会导致调节阀门全开时仍不能满足调节要求。

2、仪表自控阀门口径选取不当
   自控阀门口径选取过小,会导致调节阀门全开时仍不能满足调节要求而导致调节失败;口径选取过大,阀门始终在小开度工作,调节效果差。

3、PID参数设置不当
    PID参数设置不当,是自控调节失败或效果差的主要原因之一。要正确地设置PID参数,必须对PID控制规律有深入的了解:P控制,能迅速有力地克服干扰的影响,或使被控变量能迅速跟踪设定值的变化,过渡过程时间短,但过渡过程结束后有余差存在。比例增益增大,控制系统余差减小,振荡加剧,振荡周期缩短,控制系统稳定性变差。

   P控制适合于负荷变化较小,自衡能力较强,对象控制通道中的纯滞后和时间常数之比较小,工艺上允许有余差存在,控制质量要求不高的场合。
   PD控制,在比例控制的基础上引入微分作用后,增大系统的稳定裕度,使比例增益可以加大,从而可以加快过渡过程,减小动态偏差和余差,对克服对象的容量滞后有显著效果。
   PD控制适用于对象控制通道时间常数较大,负荷变化较小,反应速度较慢的场合。对于容量滞后很小、干扰频繁的系统,尽量避免使用微分作用,
   PD控制不宜用于测量噪音或周期性干扰的系统。

   PI控制,在比例控制的基础上引入积分作用后,减小系统的稳定裕度,使比例增益减小,过渡过程变慢,动态偏差变大,但积分作用可以消除余差。
   PI控制适用于对象控制通道时间常数较小,负荷变化不很大,工艺要求没有余差的场合。对于容量滞后和纯滞后都比较大的系统,尽量避免使用PD控制器。
   PID控制,综合了各种控制的优点,即能克服对象的容量滞后,减小动态偏差,提高系统的稳定裕度,又能消除系统的余差。适用于对象负荷变化大,对象容量滞后较大,工艺要求无余差的场合。

   对于纯滞后很大,负荷变化很大的系统,上述简单控制系统无能为力,需由复杂控制系统来进行控制。如纯滞后控制系统,非线性控制系统等。

4 系统存在严重时间滞后,未采取相应措施
    系统时间滞后有:检测元件测量环节容量滞后,检测元件测量环节纯滞后,仪表测量信号传送纯滞后,控制信号传送纯滞后,控制阀门环节容量滞后,工艺控制对象容量滞后。对于严重系统时间滞后,若不加以解决,就会导致系统运行效果差甚至异常。对于检测元件测量环节容量滞后、控制阀门环节容量滞后、工艺控制对象容量滞后,可以利用控制器微分环节,恰当设置微分参数即可消除。

    对于检测元件测量环节容量滞后及控制阀门环节容量滞后也可单独处理:检测元件选择惰性小的快速测量元件;控制阀门尽量缩短引压管线长度、选用合适口径的气动管线、加装继动器等。

    对于检测元件测量环节纯滞后、仪表测量信号传送纯滞后、控制信号传送纯滞后,可单独采取措施:选择正确的检测元件安装位置;仪表测量信号采用电信号传递;电气转换器安装在现场控制阀门附近。对于严重纯滞后,必须使用纯滞后补偿系统。

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