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深入研究学习并掌握如何调整压力控制器
编辑:https://www.abdeli.net 来源:mg4355线路检测 发布时间:2019-01-31

     大家mg4355娱乐电子游戏首先讨论如何调整压力控制器。大家在本文中将讨论如何从压力控制器中获取更多的对大家有帮助的信息。

     我想将大家的建议与我熟悉的调整公式进行比较。由于那里有很多调优公式,我希翼减少我使用和推荐的调优公式的数量。我将修改后的Lambda调整建议的性能与基于内部模型控制(IMC)的控制器公式和ZN反应曲线调整规则进行了比较,用于一阶,自调节和积分器加死区时间过程。对于自调节过程的一阶加死区时间近似,研究了各种时间常数与死区时间(t / q)的比值,对应于过程的分类为滞后显性(t / q = 10),平衡(t = q)和死区时间占优势(t / q = 0.1)。还研究了从平衡到滞后显性(t / q = 4)的拟议转变点的过程。
    大家mg4355娱乐电子游戏压力控制器测试的主要修订涉及在从平衡响应到滞后主导响应的转换点切换到Lambda积分过程调整规则,将Lambda设置为相对于死区时间,Lambda等于非振荡最小集成绝对误(IAE)响应的死区时间如果你想要一个更接近你从调整设置得到的响应,并将Lambda减少到死区时间,其唯一目标是在不关心振荡的情况下实现绝对最小IAE。
    我选择转换点为时间常数与死区时间比率为4,因为这会给我相同的复位时间设置(T i = 3 * q)并且提供Lambda等于给出的死区时间的可能性关于相同的控制器增益设置(K c = 0.9 /(K i * q))作为用于PI控制的ZN反应曲线方法。当使用死区时间时,复位设置大约是死区时间的两倍(T i= 2 * q),其对应于最终周期的大约一半以及在使用微分作用时在其他调整方法中使用的内容。还有理由认为,通过实现等效的开环积分过程增益(K i),测量开环响应中的最大斜率的ZN反应曲线方法类似于滞后主导过程的近积分近似。是时间常数(t)除以开环,自调节过程增益(K o)。这种关系可用于在滞后占优和近似积分过程动态之间来回转换(K i = t / K o)。由于滞后主导过程需要很长时间才能达到稳定状态才能看到开环,自调节过程增益(例如,五个时间常数),因此可以通过使用近似积分过程调整规则来节省大量测试时间,并获得更好的调整设置。测试时间可以减少96%,时间常数与死区时间之比为20比1.调整时不需要开环自调节过程增益,但可以观察到先前设定值变化的百分比变化过程变量除以PID输出的%变化。
    考虑到经过良好调整的压力控制器通常会停止(停止导致开始返回设定点的PV的转移)在少于四个死区时间内的负载扰动也会导致对应于四个死区时间的最佳转换点。内部模型控制器(IMC)调整可以使用相同的转换点,但是如果将IMC gamma设置为等于死区时间,则我用于集成过程的IMC调整规则会产生更大的振荡响应。从自调节到积分过程调节规则的转变将Lambda从设定点响应的闭环时间常数变为对负载扰动的闭环响应的停止时间。从而,相对于死区时间的转换和设置Lambda解决了其他从业者的主要要求,即PID被调整以处理负载扰动并具有相对于死区时间设置的复位时间。通过选择压力控制器结构或使用设定值超前滞后,可以通过负载扰动调整来实现设定值响应。第一次调谐测试是暂时将压力控制器置于手动状态,使输出变化至少比噪声频带大5倍(当压力控制器处于自动状态时在输出中看到)加上阀门分辨率极限加上死区,然后马上调整压力控制器返回自动。目标是最小峰值误差和IAE误差,具有平滑的非振荡响应。应针对最坏情况(最高开环增益,最大死区时间和最小时间常数)进行调整和测试。
    大家通过使用自动调谐继电器振荡方法,可以很快地了解最终周期和最终增益,这有一些好处。所使用的压力控制器增益与最终增益的比率是增益裕度的指示。对于工业应用,建议增益裕度至少为4,这意味着环路将保持稳定,以使开环增益或死区时间增加4倍。这相当于使用文献中所见的大约一半的压力控制器增益。原始规则不够稳健,即使对于完全已知和恒定的动态也具有振荡响应。通常,调整方法的比较使用原始规则而不是Ziegler Nichols反应曲线方法。
    IMC是一种基于模型的控制方法,直接包含过程模型。对于简单的过程模型,例如没有死区时间的一阶和二阶,有从IMC到压力控制器调整参数的直接转换,因此,使用这两种方法可以获得相同的结果。IMC的设计考虑因素基于干扰类型及其进入过程的位置。报告的压力控制器调整规则通常基于在过程(或设定点)输出处输入的步骤变化。对于更复杂的过程,必须使用近似值来开发压力控制器调整表达式。死区时间通常由推导基于IMC的压力控制器调整规则中的Pade近似来近似。如果使用泰勒级数近似来表示死区时间,IMC和Lambda调优结果是等效的。对于具有复杂动态或反向响应的过程,考虑IMC或MPC控制器可能是有意义的。
    我对Lambda调整规则的其他修改包括设置衍生时间至少是死区时间的1/2,以确保某些衍生操作,并且小于1/4的保护,以防止过度衍生操作接近并超过积分操作,如果是平行形式或ISA使用标准表格。气动和模拟控制器中的系列形式以及早期分布式控制系统(DCS)中的主要形式提供了固有的自我限制以防止这种振荡。虽然现代DCS可能会提供系列表格,但更常使用ISA标准表格。对于一阶加死区时间近似,二次时间常数增加了所识别的死区时间,因此相应地增加了微分时间。如果可以识别次要时间常数并且大于死区时间,我建议将微分时间设置为等于辅助时间常数。这是针对平衡,滞后占优和积分过程完成的,而原始Lambda调整规则仅在积分过程中使用派生动作,并简单地将其设置为等于次要时间常数。初级和次级时间常数(二阶加死区时间近似)的识别减少了在一阶加死区时间近似中看到的死区时间和时间常数。
    我还将复位时间(积分时间)限制为大于Lambda自调节过程调节规则中死区时间的0.4倍,其中复位时间通常设置为等于主时间常数。此限制对应于其他调整死区时间主导过程的调整方法中使用的最小重置时间,并且这样做可确保有一些比例操作可解决Lambda调优导致严重死区主导过程的完整控制的抱怨。
    一旦实现良好的干扰抑制,测试表明可以使用两自由度(2DOF)压力控制器结构来获得良好的设定点响应,从而避免过度过冲。随着比例作用β(b)的设定点重量减小,过冲减少但是首次达到设定点(上升时间)的时间增加。随着微分作用γ(g)的设定点权重减小,PID输出的急剧减少。较小的伽玛上升时间的增加并不像较小的β那样大。因此,减少伽玛是优选的,尤其是当PID输出中的踢动会影响其他环路时。虽然这种冲击可能有助于通过阀门死区和平衡过程中小设定点变化的分辨率限制,但更好的解决方案是更好的阀门。
    将beta和gamma设置为零对应于“I on on error and PD on PV”结构。这与设定点超前滞后的零前置时间相同,其中滞后时间设置为等于复位时间。仅将伽玛设置为零并且使用β为1对应于“PI on error and D on PV”的最常用结构。
    大多数用户没有意识到峰值误差与压力控制器增益成反比,并且IAE与复位时间与控制器增益的比率成比例。压力控制器性能与稳健性之间存在权衡。更具侵略性的控制器更具振荡性且不太稳健。调节缓慢的压力控制器提供的性能类似于具有更长死区时间的循环。因此,如果将积极或缓慢调整的压力控制器与更复杂的算法进行比较,则可以分别显示压力控制器的稳健性较差或性能较低。总而言之,好消息是你可以通过如何调整压力控制器来证明你想要的任何一点。

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