您好,mg4355娱乐电子游戏产品销售网欢迎您!

法律声明|联系大家|

mg4355娱乐电子游戏

资讯文章
资讯中心
技术中心
解决方案
产品导航
关于PID控制器术语引起混淆的三问五答
编辑:https://www.abdeli.net 来源:mg4355线路检测 发布时间:2019-02-15

     我在理解PID控制器时遇到了问题。我的问题是关于交互,非交互和并行PID配置。我无法理解P,I和D获得三种配置的条款。在手册的第二卷,第4版,关于控制模式的第2.3章 - PID控制器变化,我不明白:

    1)这里以非相互作用的形式,比例增益Kc与积分和微分时间相乘,从而产生复位和微分增益。那么它们是如何不相互作用的,因为Kp会影响I&D系数?
    2)在同一章的平行形式部分,您已经写过它也被称为“独立增益”,但计算出Ki = Kc / Ti和Kd = Kc / Td。它们都依赖于Kc,那么它们如何独立?你还在这里写道“Ki是以时间倒数为单位”,但如果Ki = Kc / Ti,则单位变为“Reset / min”而不是“min inverse”。
    3)设定值软化时设定值滤波器的用途是什么?
    在同一节中,您写道并联控制器的优点是可以通过设置Kc = Kd = 0来实现仅积分模式。现在,如果大家通过Ki = Kc / Ti,那么对于Kc = 0,Ki也= 0,它使您之前的I-only控制语句为空。
    所有这些让我相信在第2.3章的并行形式的部分中写入/打印参数kc,ki和Kd是错误的。请注意上述疑虑。
    一答:PID控制器相关语言和术语在不同行业之间存在差异,并且在过去十年中发生了变化。由于一些旧工厂仍然使用气动或模拟电子控制器,在仪器工程师手册(IEH)第2卷第4版中,我已经涵盖了所有PID变化。因此,在您的问题1)和2)中,您是对的,使用的一些名称和术语令人困惑和不准确。我的mg4355娱乐电子游戏的同事将在下面进一步阐述这一点。
    为了没有IEH第4版的读者的利益,这些是您的问题所指的方程式:
 
方程式
 
    ATE方程对于您的问题3,在所有PID控制器中都需要设定值滤波,因为设定值的阶跃变化会导致导数尖峰和比例凸起,从而导致下游振荡。这样的滤波器可以像一阶滞后一样简单或更复杂,但其目的是软化设定点变化的影响。
    二答:你的想法绝对正确。由于一个世纪的传统,以及多年来对气动控制器的依赖,PID算法的模式被错误地命名。PID算法起源于伺服机构理论,应用于机器位置和速度控制。这种形式的伺服控制并未承受气动机构的实施,并且一直使用PID算法的“独立”或并行形式,其中每个增益因子独立地应用于三个项中的每一个。这在电路中很容易实现,并且仍然是用于机器控制,火箭推力矢量控制和旋转设备速度控制的PID的形式。
    然而,当PID控制器应用于过程控制时,由于爆炸危险,不可能(在发明晶体管之前)在现场使用电子设备,因此有必要使用由压缩仪器空气驱动的气动计算。第一个气动控制器通过使用它们称为“比例带”的总增益因子和具有Ki项的积分项来完成PID,以补偿比例偏移误差。他们称这个积分项是由比例控制器的初始化引起的常数的“复位” - 因此术语“复位”和调整常数的形式要重置/分钟。后来,机械工程师发明了衍生术语,并简单地将其结果添加到重置期。
    多年来,大家mg4355娱乐电子游戏基于这些气动控制器的使用开发了调整方法。后来,模拟电子,数字电子和微处理器数字电子控制器被创建用于过程控制,并且可以选择实现传统形式的PID,或PID的并行形式。所有PLC供应商都实现了PID的并行形式,其中一些已经实现了传统形式以允许过程控制使用。所有DCS供应商都实施了传统的PID形式。为什么?由于仅使用传统形式的算法开发的循环调整的悠久传统。
    在我自己控制纸浆和造纸行业的工作中,我尝试了两种形式的PID方程并观察到了很小的差异,但根据我的判断,差异是微不足道的。用于过程控制的旧PLC的用户,其中仅提供并行形式,从未表现出可追溯到PID算法的任何不满,并且已成功使用了大家mg4355娱乐电子游戏的调整方法。
    是的,存在差异,但并不重要。是的,有一种误导的传统。Béla称之为“独立”形式的PID,我称之为“传统”。另一种“依赖”形式我称之为“并行”。我教ISA课程为ISA自动化专业认证考试准备控制工程师,我已经删除引用依赖和独立于我的课程笔记。
    三答:PID及其变体的术语是从它的起源演变而来的。它以不同的方式发展1)根据区域或社区习俗,2)供应商独立制作并称之为创新。此外,用户查看一种算法的观点取决于该用户已经接地的版本。因此,术语中似乎存在矛盾。
    例如,术语“平行”可以指独立的增益形式,将其与标准形式进行对比,或者它可以指标准形式,将其与重置前的速率形式进行对比。另外,作为一个例子,我在设定点这个词中长大,但它似乎已经演变成单独的设定点。
    而且,根据人的来源,配置的一个名称可能比另一个更受欢迎。我更喜欢称之为标准形式,其他人则更喜欢称之为不相互作用。有些人反对使用术语“标准”,因为没有任何组织将其标记为“标准”,并且因为一些企业以交互形式为基础作为产品的首选。或者,我不喜欢通过它不是标记某些东西,或者使它看起来不如交互版本。
    但是,无论一个人的偏好和基础,在实践中都有许多活跃的分类命名法,用户需要了解它们。
    是的,你的观察1是正确的。在标准形式中,控制器增益乘以每个项,您可以说积分作用取决于增益。但是,如果你认为Kc是整个控制器增益,而不仅仅是比例增益,那么语言冲突就会消失。
    在并行形式中,增益独立地乘以三个函数中的每一个。是的,再次对你的发现2,如果你将调谐系数从标准形式转换为独立增益形式,那么整数乘数,KI等于控制器增益和积分时间的商。在这种观点中,它不是独立的。但是,如果改变比例增益,则在并行增益形式中,它不会改变控制器的积分贡献。同样在你的观点2,你质疑单位。是的,如果CV和MV是工程单位,那么KI上的单位不仅仅是反时间。但是,如果CV和MV都是%-of-full scale,并且工程自定义忽略%基础并且认为%MV /%CV是无量纲的,则该章是正确的。最后,在那个问题上,是关闭整体行动的问题。在标准形式设置中,tau-I为零会创建除以零。要关闭积分作用,必须将tau-I设置为无穷大。
    在第3点,许多用户希翼控制器积极地进行调节,以便从干扰中快速恢复。这些通常是微小的MV动作。但是,如果操作员进行设定点更改,那么激进的控制器将在MV中进行非常大的更改。这可能会不合需要地扰乱公共公用事业线上的其他用户,导致快速的温度变化,这会对设备造成压力,或者在下游传播大的振荡。此外,设定点的阶跃变化产生导数尖峰和比例凸起。因此,许多用户不希翼控制器对设定点的响应导致扰乱。在任何一种方法中设定点软化,以缓和设定点中阶跃变化的影响。设定点滤波器可以简单地是从当前设定点到目标值的一阶滞后。
    四答:设定值滤波器是PI或PID中用于协调最佳调节控制器的设定值和负载扰动响应的机制,因此在设定值的阶跃变化之后过程变量不会过冲。不同的DCS和PLC制造商使用不同的方法将过滤器引入设定点。即使是简单的斜坡也可以解决您的问题。
    交互式和非交互式PID控制器也以不同的方式应用,并且因制造商而异。在一天结束时,只要您与您正在做的事情保持一致,使用一个或另一个应该不是问题。
    通过识别PID控制器算法和/或过程控制系统的制造商,可以更容易地为您提供更好的答案。否则,说明可能只会使事情更加模糊。
    五答:我是第2.3节的编辑之一,这是你的问题的主题。尽管如此,我的第一条建议是对三种形式的PID及其行为非常熟悉,而不必关注所使用的命名法。请阅读方程2.3(2)之后的第二段,特别是最后一句,其中指出,“由于制造商之间没有标准术语,用户应注意检查代表特定形式的数学表达式,而不是依赖于制造商的三种形式由第一个答案中的三个等式给出,等式2.3(1)中的等式1;等式2.3(10)中的等式2;等式2.3(20)中的等式3。
    还要考虑PID控制器已经形成的历史背景。早在18世纪晚期,就开发了用于调节某些过程的机械机构,例如用于控制风车速度,控制蒸汽机和控制液压泵速度。今天,大家认识到这些机制体现了“比例”控制模式。
    跳过历史的许多步骤,在19世纪的前三分之一,一些制造商开发了气动机构,包括波纹管,弹簧,波登管和用于商业控制器的挡板喷嘴(误差检测器)。如果分析这些机制,它们通常可以与上面列出的三种形式的PID中的一种相关。但很有可能,工作机制出现在数学描述之前。使用的机制是制造商发现最容易生产的机制。还要注意,术语“不相互作用,相互作用和独立的收益”直到后来(大约在19世纪下半叶)才出现,当时关于过程控制的学术教科书开始大量出现。并没有一致地使用命名法。
    现在,对你的问题。在问题1中,非相互作用和相互作用的术语仅指积分和衍生模式之间的相互作用(或缺乏相互作用); 这并不意味着控制器增益Kc对积分或微分模式没有影响。
    检查Eq。2.3(1)或图2.3a。等式和图中都表明,对Ti的变化对导数模式的响应没有影响,对Td的变化对积分模式的响应没有影响。因此,积分和微分模式的调整变化之间没有相互作用。这就是为什么这种形式被称为非交互形式。
    现在检查Eq。2.3(10)或图2.3b,和Eqs。2.3(11),2.3(12)和2.3(13)。后面的这些等式表明,有效增益Kc,有效积分时间Ti和有效微分时间Td都是通过调谐值Kc',Ti'和Td'的组合确定的。因此,各种模式的响应与调整参数的变化之间存在相互作用。这就是为什么这个表单被称为交互式表单。
    在问题2中,这种形式的PID通过比例增益,K P,积分增益,K I和微分增益K D进行调谐。改变这些参数中的任何一个都不会对其他两种模式的响应产生任何影响。因此,由于缺乏更好的术语,这种形式被称为“独立收益”。一些编辑(可能还有一些供应商)将此称为“非交互式”。确实,模式之间没有相互作用,但是对于这种形式使用术语“非交互式”会混淆使用的术语与第一种形式。因此,我(和大多数编辑)更喜欢使用最常用的术语,称之为“独立收益”。
    顺便说一下,这种形式曾经主要用于发电,而交互形式和非交互形式都用于化学(例如炼油,化学品等)行业。我不知道这个的技术原因; 我认为这可能更多地归功于传统。
    随着从气动模拟控制器到电子模拟控制器到数字控制器(即DCS和PLC)的技术进步,大多数制造商提供了两种或三种这些形式作为选项。这样,升级到更新技术的用户仍然可以使用技术人员最熟悉的选项。
    方程2.3(23)下面的段落包含印刷错误。它应显示为“......只需将K P和K D设置为零即可获得。”
    关于设定点滤波的问题3,作为20世纪60年代Ziegler / Nichols调谐目标的1/2衰减比,经常产生30%或更高的过冲。今天,这不被认为是好的调整。通常认为,对于任何形式的PID,如果调整为对设定值变化给出可接受的响应(例如不超过5-10%的过冲),则对设定点变化的可接受响应可能导致不可接受的对干扰的响应(不可接受的响应是在干扰之后马上偏离设定点太多,或者偏差持续太长时间)。相反,调整对干扰的可接受响应可能会导致对设定点变化的不可接受的响应。
    如公式2.3(25)所述,在设定点上放置一个滤波器,给出一个额外的调谐参数,在这个等式中显示为λ,并且具有两个控制器的效果,一个用于响应设定值变化,另一个用于响应骚乱。通过这种方式,您可以对设定值变化和干扰进行可接受的调整。方程2.3(27)下面的段落提到λ值为0.4或0.5。我最近的经验表明,在大多数情况下,λ= 0.65(+/- 0.1)的值可能是令人满意的。在我看来,这种设定点过滤技术(一些制造商称之为“设定点加权”,以及其他制造商的“二自由度控制算法”)是PID控制中最重要的进步之一,可能超过100年。
 

 

上一篇:带您深入研究全球压力控制器市场报告
下一篇:误区:高控制器增益是大多数问题振荡的原因

相关产品
  • D500/7DK压力控制器

    D500/7DK压力控制器
  • D501/7DK压力控制器

    D501/7DK压力控制器
  • D505/7DK压力控制器_HERION_0816507

    D505/7DK压力控制器_HERION_0816507
  • D520/7DD差压控制器

    D520/7DD差压控制器
  • 0817200_HERION压力控制器_0.3-4MPa

    0817200_HERION压力控制器_0.3-4MPa
  • D500/7D压力控制器

    D500/7D压力控制器
  • 0817307_HERION压力控制器_0.3-6.3MPa

    0817307_HERION压力控制器_0.3-6.3MPa
  • D540/7T温度控制器_HERION_0891300

    D540/7T温度控制器_HERION_0891300
  • D505/7DZ双触点压力控制器_HERION_0816908

    D505/7DZ双触点压力控制器_HERION_0816908
  • D540/7T温度控制器_HERION_0891200

    D540/7T温度控制器_HERION_0891200
XML 地图 | Sitemap 地图