1、臨界震蕩過程
控制系統(tǒng)在外界干擾作用后，不能恢復到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，而出現(xiàn)一種既不衰減，也不發(fā)散的等幅振蕩過程，這樣的過渡過程就稱為臨界振蕩過程，如圖1所示。我們在臨界比例度法整定中，首先需要得到的就是臨界參數(shù)，即在臨界狀態(tài)下，被控量y來回振蕩一次所用時間，稱為臨界周期Tk；被調(diào)參數(shù)處于臨界狀態(tài)時的比例度，稱為臨界比例度δk。
圖1 臨界振蕩過程示意圖
用臨界比例度法整定PID參數(shù)時，要在純比例作用下，在控制系統(tǒng)中由大到小的改變調(diào)節(jié)器的比例度，來誘發(fā)出過程控制回路中的等幅振蕩，得到如圖1所示的臨界振蕩過程，以得到我們所需要的臨界比例度δk和臨界周期Tk的數(shù)值。然后再根據(jù)經(jīng)驗公式，計算出調(diào)節(jié)器各參時間數(shù)的具體數(shù)值。
2、臨界比例度法整定口訣
臨界整定應用多，純P運轉減參數(shù)；
等幅振蕩出現(xiàn)時，δk值Tk值為臨界；
按照公式乘系數(shù)，P、I、D序不能錯；
靜觀運行勤調(diào)整，細心尋求最佳值。
3、臨界比例度法整定步驟
云南昌暉儀表制造有限公司結合口訣介紹臨界比例度法的整定步驟。
①先把積分時間放至最大微分時間放至零，比例度放至較大的適當值。“純P轉減參數(shù)”，就是使控制系統(tǒng)按純比例作用的方式投入運行。然后慢慢地減少比例度，在外界干擾的作用下，細心觀察調(diào)節(jié)器的輸出信號和被調(diào)參數(shù)的變化情況；如果控制過程的曲線波動是衰減的，則把比例度繼續(xù)調(diào)小，如果控制過程的曲線波動是發(fā)散的，則應把比例度調(diào)大些，直到曲線波動呈等幅振蕩為止，以此得到臨界振蕩過程，從而得到臨界比例度δk和臨界周期Tk值。即口訣說的“等幅振蕩出現(xiàn)時，δk值Tk值為臨界”。
②“按照公式乘系數(shù)”即根據(jù)得到的δk和Tk值按表1臨界比例度法參數(shù)計算公式表，來計算調(diào)節(jié)器的各參數(shù)值。
表1 臨界比例度法參數(shù)計算公式表
調(diào)節(jié)規(guī)律 比例度δ/% 積分時間Ti/min 微分時間Td/min
P 2δk
PI 2.3δk 0.85Tk
PID 1.78δk 0.5Tk 0.125Tk
③求得具體的數(shù)值后，將比例度調(diào)在比計算數(shù)值大一些的刻度上，然后把積分時間放至計算值上，然后從大到小地調(diào)整積分時間，最后把微分時間放至計算值上，從小到大地調(diào)整微分時間。這樣的調(diào)整次序就是口訣中的“PID序不能錯”。
④最后把比例度減小到計算值上，通過觀察曲線，也就是“靜觀運行勤調(diào)整，細心尋求最佳值”。即適當?shù)剡M行各參數(shù)的微調(diào)，以達到滿意的控制效果。
4、臨界比例度法整定PID參數(shù)注意事項
①臨界比例度很小時將近似于位式控制，這時應注意并觀察調(diào)節(jié)閥門的開、關狀態(tài)，因為調(diào)節(jié)閥一會全開，一會全關這對生產(chǎn)是不利的，如燃油鍋爐熄火可能會導致爆炸事故的發(fā)生。這樣的場合盡量把比例度調(diào)大一點，而且在尋找臨界狀態(tài)時，要格外小心。否則只有改用其他整定方法。
②工藝對生產(chǎn)參數(shù)有嚴格要求時，如果被調(diào)參數(shù)出現(xiàn)等幅振蕩，可能會影響到生產(chǎn)或安全。這樣的對象最好改用其他的整定方法。
③有的對象在整定中，可能會遇到系統(tǒng)臨界比例度很小，已把比例度調(diào)至10%以下了，但還是不出現(xiàn)臨界狀態(tài)，這時，可采取在5%-10%之內(nèi)選定一個比例度作為δk的參考值，來進行整定。
④觀察臨界振蕩過程曲線用DCS操作站的顯示是很方便的，對于沒有使用DCS的場合，可使用無紙記錄儀的記錄曲線。可采取縮小儀表量程，減小無紙記錄儀記錄間隔，讀取多個周期求平均值的方法，如圖1中用3Tk來提高臨界振蕩過程曲線數(shù)值的準確性。
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