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哪位高人教我?

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jitao_0001
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发表于:2006/2/17 10:20:00
#0楼
哪位高人教我?

请教  在仪表中  我经常遇到  :比例系数,积分、微分,一次表头、二次表头等名词,求各位能否详细解释他们的含义以及实际意义,和一般的选值方法。

                 谢谢!!!
3160
xiouxian
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发站内信
发表于:2006/2/17 11:10:00
#1楼
楼上的贴发错地方了,不过偶这里到是有,可以帮一下你!
刚好偶这里有,自己看看吧!

PID参数的如何设定调节》
《PID参数的如何设定调节》

  我是刚刚接触过程控制的一名维护人员,因为以前没搞过,所以不知道如何设定一些仪表的PID参数.PID值的增、减对过程量有什么影响?请

问哪里有这方面的书可以参考?还有,一些资料上说的正、反作用是什么意思?请指教!
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  PID就是比例微积分调节,具体你可以参照自动控制课程里有详细介绍!正作用与反作用在温控里就是当正作用时是加热,反作用是制冷控

制。我不知道你指的是什么仪表或其他?
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  王仁祥:《PID控制简介 》
    目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论

和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包

括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过

传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感

器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器(仪表)已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛

的应用,有各种各样的PID控制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator),其中PID控制器参

数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的

可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制,而可编程控制器(PLC)可

以直接与ControlNet相连,如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器,如Rockwell 的Logix产品系列,它可以直接与

ControlNet相连,利用网络来实现其远程控制功能。
    1、开环控制系统
    开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统

中,不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
    2、闭环控制系统
    闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出,形成一个或多

个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈,若反馈信号与系统给定值信号相反,则称为负反馈( Negative Feedback),若极性相同,则称为正

反馈,一般闭环控制系统均采用负反馈,又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统,眼睛

便是传感器,充当反馈,人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛,就没有了反馈回路,也就成了一个开环控制系

统。另例,当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净,并在洗净之后能自动切断电源,它就是一个闭环控制系统。
    3、阶跃响应
    阶跃响应是指将一个阶跃输入(step function)加到系统上时,系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出

与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability),一个系统要能正常工作,首先必须是稳

定的,从阶跃响应上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度,通常用稳态误差来(Steady-state error)描述,它表示系统输出

稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性,通常用上升时间来定量描述。
    4、PID控制的原理和特点
    在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70

年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不

到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为

方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也

有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
    比例(P)控制
    比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(

Steady-state error)。
    积分(I)控制
    在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个

控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分

项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输

出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
    微分(D)控制
    在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会

出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。

解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”项

往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制

器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分

(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
    5、PID控制器的参数整定
    PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小

。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。

这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系

统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减

法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参

数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选

择一个足够短的采样周期让系统工作﹔(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振

荡周期﹔(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。


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  PID参数的设定:是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小。
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  PID参数的整定,我不知道该从哪下手?象根据SAMA图好象找不到整定的方法,我也看了一些资料上面有一些什么通用的公式,但是还要根

据曲线图和阶跃响应,但是在现实生产中,不容易设定阶跃响应,还有怎么样来判断系统需要什么样的超前或滞后呢?
  请问您,有关于PID参数整定的书吗?
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  比例I/微分D=2,具体值可根据仪表定,再调整比例带P,P过头,到达稳定的时间长,P太短,会震荡,永远也打不到设定要求。
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  我也是刚参加工作没多久,PID我也知道,可是设成多少为好我也不知道,我现在都是用仪表的自整定,要不就是原始值.
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  PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照:
  温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
  压力P: P=30~70%,T=24~180s,
  液位L: P=20~80%,T=60~300s,
  流量L: P=40~100%,T=6~60s。
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  书上的常用口诀:
  
  参数整定找最佳,从小到大顺序查
  先是比例后积分,最后再把微分加
  曲线振荡很频繁,比例度盘要放大
  曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳
  曲线偏离回复慢,积分时间往下降
  曲线波动周期长,积分时间再加长
  曲线振荡频率快,先把微分降下来
  动差大来波动慢。微分时间应加长
  理想曲线两个波,前高后低4比1
  一看二调多分析,调节质量不会低
  
  可以用MATLAB仿仿,感受一下参数对典型对象动态特性影响
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  请参考“先进PID控制及其MATLAB仿真”,刘金琨编,电子工业出版社2003年1月版
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  控制电动阀的开度来达到控制温度是可以的,我个人认为用比例电磁阀替代电动阀完全可以实现PID的控制。因为比例电磁阀有标准的模拟

量输入信号和反馈信号而且具有PID调节功能。
  经过多年的工作经验,我个人认为PID参数的设置的大小,一方面是要根据控制对象的具体情况而定;另一方面是经验。P是解决幅值震荡

,P大了会出现幅值震荡的幅度大,但震荡频率小,系统达到稳定时间长;I是解决动作响应的速度快慢的,I大了响应速度慢,反之则快;D是

消除静态误差的,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间;I在180-240s之间;D在30以下。对于压力控

制系统P在30-60%之间;I在30-90s之间;D在30以下。


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  CyboSoft拥有无模型自适应(MFA)控制技术美国专利,开发了多种基于MFA的软硬件产品,包括CyboCon(无模型自适应控制软件),

CyboCon CE(通用型先进控制仪表),CyboCon Dragon(先进的微型DCS系统)。
  
  与其它负反馈控制器(自适应或非自适应)一样,MFA根据设定值和过程变量之间的偏差决定如何最好地控制过程。但与传统的过程控制器

不同的是,MFA通过前N个采样值来分析偏差的整个趋势。这就使控制器可以观察到过程的动态特性。然而,MFA并不试图通过这种观察来创建过

程的固定模型,而是利用神经网络,根据偏差的历史数据直接计算出下一步控制作用。
  
  MFA神经元网络的特点是它的动态特性。通过不断更新加权因子的值,在每一个采样周期后,帮助控制器产生一个自适应控制信号,以达到

消除设定值与过程变量之间的偏差的控制目标。
    
  公司主要产品CyboCon是基于MFA技术的先进控制软件,是一种“梦想成真”回路控制器。它具有强大的自适应性和鲁棒性,能解决过程控

制中非线性、时变、大滞后、耦合等复杂控制问题。
    
  CyboCon中拥有多种类型的MFA控制器,适用于不同场合,其中包括:
    SISO MFA(标准MFA) - 取代PID;
    Nonlinear MFA(非线性MFA) - 控制极端非线性过程;
    Anti-delay MFA(抗滞后MFA) - 控制大滞后过程;
    Robust MFA(鲁棒MFA) - 迫使过程变量维持在预定的范围;
    Feedforward MFA(前馈MFA) - 抑制可测的扰动;
    MFA pH - 控制pH过程;
    Anti-delay MFA pH - 控制大滞后的pH过程;
    Flex-phase MFA - 控制开环振荡过程;
    Time-Varying MFA - 控制大惯性、滞后时间不确定的过程。
    
  CyboCon具有OPC、DDE、特定API驱动等多种通信连接方式,能方便地与现有的各种DCS、PLC、HMI/SCADA软件相连。CyboCon使用非常简单

,无需太多的过程控制专业知识,无需建立数学模型,无需参数调整,即装即用,为过程工业带来十分明显的效益,如保证产品质量、提高产

量、降低能耗、安全运行、改善劳动条件等。
    
  博软公司MFA产品在各行业已经有所应用,包括:
  》石油化工行业:延迟焦化炉油出口温度,常减压装置,直流注汽锅炉蒸汽干度,pH控制,精馏塔,合成氨氢氮比等方面的控制;
  》冶金钢铁行业:冷轧厂连续加热炉带钢温度、锡层厚度,铝厂回转窑温度、炉窑、制铝过程,钢厂煤气混合配比等方面的控制;
  》电力行业:电厂循环流化床锅炉,巴威燃油启动炉等方面的控制;
  》食品行业:番茄酱热融温度、蒸汽注入消毒过程,蒸发器出水密度、废水液位等方面的控制;
  》玻璃制造行业:晶体管道成型,熔炉等方面的控制;
  》轮胎制造、航天风洞试验装置、半导体制造、大学实验室、日用品及化妆用品制造等。
    
  详细介绍请浏览博软公司中文网页。http://www.cybosoft.com.cn
  
  博软自动化技术(上海)有限公司是美国通控集团博软公司(CyboSoft, General Cybernation Group Inc.)在上海设立的全资子公司,

致力于在工业领域推广无模型自适应(MFA)控制技术,是先进控制解决方案的供应商。
  


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  各位前辈,大家好,看了大家的贴,对前辈们的羡慕真是如滔滔江水连绵不决。我还是学生,今年上大四了,刚接到指导老师给的毕业设

计题目《蛇型造波机同步自动化控制软件设计与仿真》。想了两天,还没有一点头绪,上网来查查。看大家都这么的专业,好羡慕,我也希望

能和你们一样。周工的贴子不错,真实感谢,可算让我对PID有了进一步的了解。

这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法,它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法,并在现场中得到了广泛的应用。

  这种方法的基本程序是先根据运行经验,确定一组调节器参数,并将系统投入闭环运行,然后人为地加入阶跃扰动(如改变调节器的给

定值),观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意,则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复

试验,直到满意为止。

  经验法简单可靠,但需要有一定现场运行经验,整定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时,有多个整定参数,反复试凑的次数增多

,不易得到最佳整定参数。

  下面以PID调节器为例,具体说明经验法的整定步骤:

  ⑴让调节器参数积分系数S0=0,实际微分系数k=0,控制系统投入闭环运行,由小到大改变比例系数S1,让扰动信号作阶跃变化,观察控

制过程,直到获得满意的控制过程为止。

  ⑵取比例系数S1为当前的值乘以0.83,由小到大增加积分系数S0,同样让扰动信号作阶跃变化,直至求得满意的控制过程。

  ⑶积分系数S0保持不变,改变比例系数S1,观察控制过程有无改善,如有改善则继续调整,直到满意为止。否则,将原比例系数S1增大

一些,再调整积分系数S0,力求改善控制过程。如此反复试凑,直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止。

  ⑷引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD,此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。和前述步骤相同,微分时间的整定也需反复

调整,直到控制过程满意为止。

  注意:仿真系统所采用的PID调节器与传统的工业 PID调节器有所不同,各个参数之间相互隔离,互不影响,因而用其观察调节规律十分

方便。

PID参数是根据控制对象的惯量来确定的。大惯量如:大烘房的温度控制,一般P可在10以上,I=3-10,D=1左右。小惯量如:一个小电机带一水泵

进行压力闭环控制,一般只用PI控制。P=1-10,I=0.1-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的。
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我提供一种增量式PID供大家参考


△U(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)

A=Kp(1+T/Ti+Td/T)

B=Kp(1+2Td/T)

C=KpTd/T

T采样周期 Td微分时间 Ti积分时间

用上面的算法可以构造自己的PID算法。


U(K)=U(K-1)+△U(K)
         快乐才是重要的!
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发表于:2006/2/20 21:06:00
#2楼
xiexie   thank you !

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