第三章-简单控制系统整定ppt课件.ppt

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1、第三章第三章第三章第三章 简单控制系统的整定简单控制系统的整定简单控制系统的整定简单控制系统的整定沈阳理工大学主要内容主要内容t控制系统整定的基本要求控制系统整定的基本要求t工程整定法工程整定法t动态特性参数法动态特性参数法t稳定边界法稳定边界法t衰减曲线法衰减曲线法t经验法经验法2沈阳理工大学3-1 3-1 控制系统整定的基本要求控制系统整定的基本要求t定义：定义：所谓控制系统的整定，就是对于一个已经设计所谓控制系统的整定，就是对于一个已经设计 并安装就绪的控制系统，并安装就绪的控制系统，通过控制器参数通过控制器参数 （Kc Kc、T TI I、T TD D)的调整，使得系统过渡过程的调整，

2、使得系统过渡过程 达到最为满意的质量指标要求。达到最为满意的质量指标要求。t本质：本质：调整调节器参数使其与被控对象特性相匹配，调整调节器参数使其与被控对象特性相匹配，以达到最佳控制效果。以达到最佳控制效果。t前提：前提：方案设计合理，仪表选择正确，安装正确。方案设计合理，仪表选择正确，安装正确。t指标：指标：单项指标单项指标 综合指标综合指标 3沈阳理工大学控制器参数整定的方法：控制器参数整定的方法：u理论计算方法理论计算方法 应用控制原理的方法（微分方程、频率法、应用控制原理的方法（微分方程、频率法、根轨迹法等），在已知质量指标和对象特性，根轨迹法等），在已知质量指标和对象特性，通过理论计

3、算方法，计算控制器的最佳参数。通过理论计算方法，计算控制器的最佳参数。可靠性差、复杂、繁琐；可靠性差、复杂、繁琐；t工程整定方法工程整定方法 直接在闭合的控制回路中对控制器参数进行直接在闭合的控制回路中对控制器参数进行整定。整定。实用、简单。实用、简单。4沈阳理工大学四种常见的工程整定方法：四种常见的工程整定方法：t动态特性参数法（反应曲线法）动态特性参数法（反应曲线法）t稳定边界法（临界比例度法）稳定边界法（临界比例度法）t衰减曲线法衰减曲线法t 经验法经验法3-3 3-3 控制系统的整定控制系统的整定5沈阳理工大学一、动态特性参数法（反应曲线法）一、动态特性参数法（反应曲线法）在系统开环并

4、稳定的情况下的通过手操产在系统开环并稳定的情况下的通过手操产生一阶跃变化记录下被控变量生一阶跃变化记录下被控变量y 随时间变随时间变化的曲线，如左图过化的曲线，如左图过A（拐点）作切线，（拐点）作切线，并得出并得出、代入公式。代入公式。注：该方法应用前提：广义对象可用此传函表示。注：该方法应用前提：广义对象可用此传函表示。6沈阳理工大学 控制器类型控制器参数 ,%TITD P(K /)100%PI(1.1K /)100%3.3 PID(0.85K /)100%2 0.5表表3.1 Z-N调节器参数整定公式调节器参数整定公式7沈阳理工大学改进改进 柯恩柯恩-库恩整定公式（库恩整定公式（=0.75

5、=0.75）t比例（比例（P）t比例积分（比例积分（PI）t比例积分微分（比例积分微分（PID）8沈阳理工大学二、稳定边界法（临界比例度法）二、稳定边界法（临界比例度法）t在系统闭环情况下：TI放到最大,TD放到最小，cr从大（100%）往小变化,每改变一次cr施加一阶跃干扰,直至出现等幅振荡为止，如下图示,cr称为临界比例度，Tcr称为临界周期。9沈阳理工大学 控制器型控制器参数 ,%TI TD P 2cr PI 2.2cr 0.85Tcr PID 0.7cr 0.5Tcr0.13Tcr表表3.2 稳定边界法调节器参数整定公式稳定边界法调节器参数整定公式10沈阳理工大学应用时：应用时：t按表

6、算出控制器参数，先将按表算出控制器参数，先将放在比计算值大放在比计算值大20%的数值上，再依次放上的数值上，再依次放上TI,TD，最后再将，最后再将 放回计算数值上，加干扰，观察系统的过度过放回计算数值上，加干扰，观察系统的过度过程是否是程是否是4：1衰减，若存在问题，可对衰减，若存在问题，可对进行调进行调整，直到过度过程呈整，直到过度过程呈4：1衰减。衰减。11沈阳理工大学三、衰减曲线法三、衰减曲线法 在系统闭环情况下：TI 放到最大,TD放到零，从大（100%）往小变化,每改变一次施加一阶跃干扰,直至出现4:1（或10:1)衰减振荡为止，如上图示,记录此时的例度s和振荡周期性Ts。12沈阳

7、理工大学控制器类型 控制器参数 ,%TI TD P s PI1.2s 0.5Ts PID 0.8s 0.3Ts 0.1Ts表表3.3 衰减曲线法调节器参数整定公式衰减曲线法调节器参数整定公式当=0.75时=0.9 时，相同 PI中，TI=2Tr PID中，TI=1.2Tr,TD=0.4Tr,Tr13沈阳理工大学t按表算出控制器参数，先将放在比计算值大20%的数值上，再依次放上TI,TD，最后再将 放回计算数值上，加干扰，观察系统的过度过程是否是4：1衰减，若存在问题，可对进行调整，直到过度过程呈4：1衰减。参数设定过程14沈阳理工大学动态特性参数法整定的特殊问题动态特性参数法整定的特殊问题t

8、等效调节器t 广义对象PC气开+Gm(S)Go(S)Gv(S)Gc(S)+mA%mA15沈阳理工大学例题例题:有一个蒸气加热器温度控制系统，当电动有一个蒸气加热器温度控制系统，当电动型型控制器的手动输出电流从控制器的手动输出电流从6mA 突然增加到突然增加到 7mA 时，时，加热器温度从原先稳态值加热器温度从原先稳态值85.0 上升到新的稳态上升到新的稳态值值87。所用测温仪的量程为。所用测温仪的量程为50100。试验得。试验得=1.2min,T=2.5min.若采用若采用PI控制器，其参数整定应控制器，其参数整定应为多少？如果改用为多少？如果改用PID控制器，其参数整定又应为控制器，其参数整

9、定又应为多少？多少？解：由已知条件可得：解：由已知条件可得：u=7-6=1 (mA)y=87-85=2 ()Km=(20-4)/(100-50)=16/50 (mA/)16沈阳理工大学 根据公式：根据公式：K=2/mA 当采用当采用PI控制器时：控制器时：%=（1.1K /T）x100%=(1.121.2/2.5)x100%=105.6%=/Km =33.8%Ti=3.3=3.3 1.2=3.96(min)当采用当采用PID控制器时：控制器时：%=（0.85K/T）100%=(0.8521.2/2.5)100%=81.6%,%=26.1%Ti=2=2 1.2=2.4(min)TD=0.5=0.

10、5 1.2=0.6(min)17沈阳理工大学四、经验法四、经验法 经验法是工人、技术人员在长期的生产实经验法是工人、技术人员在长期的生产实践中总结出来的一种整定方法，在现场行之有践中总结出来的一种整定方法，在现场行之有效，得到广泛应用。它是按被控变量的性质提效，得到广泛应用。它是按被控变量的性质提出控制器参数的合适范围。出控制器参数的合适范围。系 统参 数x100，%TI，minTD，min温度20603100.53流量401000.11压力30700.43液面208018沈阳理工大学五、调节器参数对调节过程的影响五、调节器参数对调节过程的影响 参数指标 TI TD最大动态偏差 残 差 衰减率 振荡频率19沈阳理工大学经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用例例3.53.5t重点：广义对象和等效调节器的区分！（见教材）20沈阳理工大学