《2.控制系統性能指標與PID控制律-過程控制自動化課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2.控制系統性能指標與PID控制律-過程控制自動化課件（32頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,單擊此處編輯母版標題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,單擊此處編輯母版標題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,單擊此處編輯母版標題樣式,*,上一講內容的回憶,了解典型工業過程的動態特性類型；,把握簡潔被控過程的機理建模方法；,把握調整閥“氣開、氣關”形式與流量特性的選擇原則；,把握“廣義對象”概念及其動態特性的典型測試方法。,習題 爭論,對于如以以下圖的加熱爐溫度把握系統，試,(1)指出該系統中的被控變量、操縱變量、擾動變量與把握目標;,(2)畫出該系統的方塊圖；,(3)選擇把
2、握閥的“氣開-氣關”形式;,(4)指出該把握系統的“廣義對象”及物理意義。,溫度把握系統方塊圖1,特點,：各環節均用實際儀表、設備或裝置來表示，被控對象用,受控設備,來表示，不反映操縱變量、干擾對被控變量的影響關系。,溫度把握系統方塊圖2,特點：承受傳遞函數與環節名稱混合表示，對象用被控過程的動態特性來表示。,溫度把握系統方塊圖3,特點：對象用被控過程的動態特性來表示，其中除把握通道外，全部干擾對被控變量的影響只用一個輸出擾動來近似。固然，各環節可以只用傳遞函數來表示。,廣義對象的階躍響應測試,“廣義對象”的輸入：u，輸出為Tm。,假設機理建模有難度，就可承受常用的響應測試法.,對象特性的階躍
3、響應測試,假設溫度測量變送器的量程為,200 400,對象特性可用以下一階,+,純滯后來表示,試確定其,K,p,T,p,。,對象特性參數確實定,假設溫度測量變送器的量程為,200 400,。,把握性能指標與PID反響把握(PID Feedback Controllers),本講根本要求,把握仿真系統SimuLink的使用方法;,把握單回路把握器“正反作用”的選擇原則；,把握單回路把握系統的常用性能指標；,把握PID把握律的意義及與把握性能的關系。,仿真系統,SimuLink,的使用入門,假設把握輸入u(t)與干擾輸入d(t)均為階躍信號，要求顯示輸入對被控變量y(t)及其測量z(t)的動態響應
4、。,仿真系統,SimuLink,的使用技巧,生疏與把握系統所供給的SimuLink常用模塊，如輸入信號、輸出顯示、傳遞函數模塊、常用數學函數等；,把握SimuLink運行數據與Matlab數據平臺的聯結，以及Matlab常用的作圖方法；,把握子系統的封裝技術包括外觀設計、參數設置、注釋等；,把握自定義模塊的運行機制、設計方法與封裝技術。,把握器的“正反作用”選擇問題,問題：如何構成一個負反響把握系統？,把握器的“正反作用”選擇,定義：當被控變量的測量值增大時，把握器的輸出也增大，則該把握器為“正作用”；否則，當測量值增大時，把握器輸出反而削減，則該把握器為“反作用”。,選擇要點：使把握回路成為
5、“負反響”系統。選擇方法為：,1假設檢驗法，先假設把握器的作用方向，再檢查把握回路能否成為“負反響”系統；,2回路判別法，先畫出把握系統的方塊圖，并確定回路除把握器外的各環節作用方向，再確定把握器的正反作用。,回路為負反響的條件：。,把握器的作用方向選擇：假設檢驗法,依據把握閥的“氣開氣關”的選擇原則，該閥應選“氣開閥”，即：u Rf.(Why?),假設溫度把握器為正作用，即：Tm u；則,結論：該把握器的作用方向不能為正作用，而應為反作用.,把握器的作用方向選擇：回路判別法,回路判別法的要點：,1反響回路中負增益環節包括比較器數為奇數；,2對把握器而言，“正作用”是指Tm u。,把握系統的性
6、能評價,仿真程序見./Simulation/PIDControl/PControlLoop.mdl,爭論：如何評價或比較不同把握系統的性能？,把握系統常用的性能指標,穩態余差：,衰減比：,振蕩周期T,調整時間 ts,上升時間,t,r,峰值時間,t,p,.,把握系統常用的性能指標續,偏差平方值積分,偏差確定值積分,偏差確定值與,時間乘積的積分,PID 把握器,純比例把握器,把握器增益 Kc或比例度對系統性能的影響：增益 Kc 的增大或比例度下降，使系統的調整作用增加，但穩定性下降當系統穩定時，調整頻率提高、最大偏差下降；,仿真結果參見,./Simulation/PIDControl/PContr
7、olLoop.mdl,比例增益對把握性能的影響,比例積分把握器,積分時間Ti 對系統性能的影響,引入積分作用的根本目的是為了消退穩態余差，但使把握系統的穩定性下降。當積分作用過強時即Ti 過小，可能使把握系統不穩定。,仿真結果參見,./Simulation/PIDControl/PILoop.mdl,積分作用對把握性能的影響,抱負的比例積分微分把握器,微分時間Td 對系統性能的影響,微分作用的增加即Td 增大，從理論上講使系統的超前作用增加，穩定性得到加強，但對高頻噪聲起放大作用。對于測量噪聲較大的對象，需要引入測量信號的平滑濾波；而微分作用主要適合于特性一階滯后較大的廣義對象，如溫度、成份等
8、。,微分作用對把握性能的影響,問題：把握作用的變化過大，對噪聲敏感，如何抑制？,實際的比例積分微分把握器,其中,A,d,為微分增益,SimuLink 構造:,PID把握系統仿真舉例,仿真結果參見,./Simulation/PIDControl/PIDLoop.mdl,結論,爭論仿真系統SimuLink的使用方法;,介紹了單回路把握器“正反作用”的選擇原則；,描述了單回路系統的常用性能指標；,通過仿真爭論了PID把握律的意義及與把握性能的關系。,思考題,對于一般的自衡過程，分析承受純比例把握器存在穩態余差的緣由；,引入積分作用可消退穩態余差的緣由分析，以及為什么引入積分作用會降低閉環把握系統的穩
9、定性？,引入微分作用可提高把握系統的穩定性，但為什么實際工業過程中應用并不多？,如何確定PID參數？,仿真練習,構造具有初始輸出的PID把握模塊；,對以以以下圖所示的系統，假設穩態時對象的輸入為50，輸出y為20。在10時刻設定值從20變為25，試對不同把握器進展仿真比較。,仿真練習續,承受純比例把握器，分別在有噪聲和沒有噪聲的狀況下，作出Kc值為5，15和25時y相對于設定值變化的曲線；,承受Kc=2的PI把握器，Ti分別取2，1，0.5時在有噪聲和沒有噪聲的狀況下作出y相對于設定值變化的曲線；,承受Kc=2，Ti=0.5的PID把握器，試轉變Td和Ad的值并比較在不同取值狀況下以及在不同大小的噪聲干擾下y相對于設定值變化的曲線。,
2.控制系統性能指標與PID控制律-過程控制自動化課件
