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如何检查衍生控制模式及其在压力控制器中的作用
编辑:https://www.abdeli.net 来源:mg4355线路检测 发布时间:2018-12-13
      在进行现场服务或培训时,我经常被问到:何时应该使用压力控制器的微分控制模式?虽然在何时使用它之间没有黑白划分,但我有一些引导方针可以帮助您做出决定。但让大家先退后一步,检查衍生控制模式及其在压力控制器中的作用。
远东2-1.jpg
 
图1. 压力控制器
什么是衍生物?
      根据误差的当前斜率,您可以将衍生控制视为未来错误的粗略预测。未来有多远?这就是衍生时间(Td)的含义。这是预测范围。(导数控制实际上使用外推,而不是预测。但是,嘿,mg4355娱乐电子游戏的专家都理解预测是如何工作的,所以专家只是去做。)一旦导数模式预测了未来的错误,它就会增加一个额外的控制动作,等于控制器增益*未来错误。
      例如,如果误差以每分钟2%的速率变化,并且微分时间Td = 3分钟,则预测误差为6%。如果控制器增益,Kc = 0.2,则微分控制模式将为控制器输出增加0.2 * 6%= 1.2%。
你不是绝对需要导数
      在考虑使用导数时要考虑的第一点是PID控制循环在没有微分控制模式的情况下可以正常工作。实际上,工业中绝大多数控制回路仅使用比例和积分控制模式。比例使控制回路马上响应错误,积分模式消除了长期误差。因此 - 不需要衍生物。
为什么使用微分
      当误差一致变化时,微分控制模式为控制器提供附加控制动作。它还使环路更稳定(达到一个点),允许使用更高的控制器增益和更快的积分(更短的积分时间或更高的积分增益)。
如果过程接收和外部干扰,这些具有减小过程变量与设定点的最大偏差的效果。对于典型的温度控制回路,您可以预期最大偏差减少20%。图2显示了带有微分(PID)控制的环路如何从具有P或PI控制的环路的偏差较小的干扰中恢复得更快。
远东2-2.jpg
 
图2. P与PI对PID控制。
      显然,如果控制目标是缓慢的响应,你不想使用微分来加速循环,例如缓冲罐。但对于以快速响应为目标的循环,衍生可能有所帮助。但请继续阅读有关何时不使用衍生物的信息。
噪声PV
      当过程变量(PV)上有很多噪声时,使用微分控制模式是一个坏主意。“噪声”是PV中的小的,随机的,快速的变化,因此误差的快速变化。由于导数模式推断出误差的当前斜率,因此它受噪声的影响很大(图3)。您可以尝试过滤PV,这样您就可以使用导数,只要您的滤波时间常数小于导数时间的1/5即可。
远东2-3.jpg
 
图3.噪声对衍生物的影响。
过程动态
      在死区主导过程中,PID控制并不总是比PI控制更好(它取决于您使用的调整方法)。如果时间常数(tau)等于或大于死区时间(td),如图4所示,PID控制很容易优于PI控制。
远东2-4.jpg
 
图4.流程动力学。
温度和水平环
      温度控制环通常具有平滑的测量和长时间常数。温度环的过程变量趋向于长时间在相同方向上移动,因此其斜率可用于预测未来误差。因此,如果需要,温度回路是使用微分控制的理想选择。在沸腾液体或气体分离过程中,液位测量可能非常嘈杂。但是,如果水平测量是平滑的,水平控制回路也非常适合使用微分控制(除了缓冲罐和平均水平控制,你不需要速度)。
流量控制回路
      流量控制回路往往具有噪声PV(取决于所使用的流量测量技术)。它们也往往具有短时间常数。而且他们通常行动得非常快,所以速度不是问题。这些因素都使流量控制回路成为使用微分控制的不良候选者。
压力控制回路
      mg4355娱乐电子游戏压力控制器压力控制回路有两种形式:液体和气体。液体压力与流动环路非常相似,因此不应使用衍生物。气体压力回路表现得更像温度回路(有些甚至表现得像水平回路/积分过程),使它们成为使用微分控制的良好候选者。
最后的词
      导数控制为控制循环增加了另一个复杂维度。它确实有它的好处,但仅限于特殊情况。如果一个循环不是绝对需要派生控制,请不要理会它。但是,如果你有一个具有平滑过程变量的滞后主导循环,它需要它可以得到的每一点速度,那就去导数。
 

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