在上圖的液位自動(dòng)控制中，采用出料控制液位。由于來(lái)料較少，而且PID參數(shù)不合適，調(diào)節(jié)閥一直在從全關(guān)到某個(gè)輸出之間振蕩。
工藝人員根據(jù)物料平衡，將PID控制器輸出范圍限制在[-5 3]，然后又減小到[-5 1]。通過(guò)控制器輸出限幅，改變約束條件，讓自動(dòng)控制可行，是工藝人員應(yīng)該想到和經(jīng)常要用到的方法。能簡(jiǎn)單解決問(wèn)題，讓自動(dòng)控制回路自動(dòng)正常使用的方法，都是好方法。
對(duì)于工藝人員而言，改變工藝指標(biāo)、改變上下游、改變范圍、改變工藝設(shè)備都是常用的解決控制問(wèn)題的方法。就算是使用先進(jìn)控制，對(duì)操作人員而言最主要的操作也是改變范圍。先進(jìn)控制的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以隨時(shí)修改控制范圍。
對(duì)控制工程師而言，控制器輸出限幅解決問(wèn)題并不夠本質(zhì)。根據(jù)前面的響應(yīng)曲線，可以看出綠色的控制器輸出在頂點(diǎn)時(shí)，藍(lán)色的過(guò)程變量正好在設(shè)定值附近。而且又是一個(gè)積分對(duì)象，所以是積分作用太強(qiáng)引起的異相位振蕩。這個(gè)液位控制的PID參數(shù)從1/2.5/0調(diào)整到1/10/0再到2/20/0。液位控制的振蕩逐漸消失。
對(duì)于控制工程師而言，改變PID參數(shù)、改變控制方案、更換儀表都是常用的解決控制問(wèn)題的方法。如果使用先進(jìn)控制，控制工程師的主要工作就是修改模型和參數(shù)。先進(jìn)控制的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以隨時(shí)修改控制模型和參數(shù)。
通過(guò)PID參數(shù)也調(diào)節(jié)可以減少調(diào)節(jié)閥振蕩引起的過(guò)度磨損，也能實(shí)現(xiàn)連續(xù)出料。在冬季由于不能連續(xù)出料，為了防止管線被凍住，甚至增加了伴熱。
在控制回路振蕩后，應(yīng)該分析根因解決問(wèn)題，控制器輸出限幅盡管簡(jiǎn)單常用，但是只是一個(gè)不得已的辦法。如果是異相位振蕩，增加積分時(shí)間，減弱積分作用，只要幅度足夠大就能解決。如果是同相位振蕩還要分情況：
1、如果是PV方波和OP鋸齒波，則是執(zhí)行機(jī)構(gòu)非線性引起的，應(yīng)該維修更換；
2、如果同相位沒(méi)有規(guī)律，則是比例作用還不夠強(qiáng)引起的，大幅度增強(qiáng)比例作用就會(huì)奏效；
3、如果同相位且有規(guī)律，手動(dòng)時(shí)振蕩消失，則大幅度減小比例作用就能解決問(wèn)題。
4、如果同相位且有規(guī)律，手動(dòng)時(shí)振幅更大則是外部干擾引起的，去干擾源解決問(wèn)題。
總結(jié)
1、把振蕩看作問(wèn)題是解決問(wèn)題的重要一步。用簡(jiǎn)單的方法不是不可以，至簡(jiǎn)至優(yōu)解決問(wèn)題更徹底。
2、在現(xiàn)代流程工業(yè)振蕩會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)傳播，既磨損設(shè)備也不利于安全和效益。振蕩有百害而無(wú)一利。
3、液位自動(dòng)控制，因?yàn)榉e分作用太強(qiáng)，引起的異相位振蕩，是流程工業(yè)很常見(jiàn)的不合理PID參數(shù)。
在文章《從醫(yī)生的視角看液位控制振蕩問(wèn)題的處理》中大家會(huì)得到一些啟示，去看看。
作者：馮少輝博士
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