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浅述PKS系统PID参数整定方法

供稿:中国工控网 2016/5/20 13:21:02

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  • 关键词: PKS系统 PID参数整定 仪表控制
  • 摘要:鉴于重整装置仪表控制回路自控率比较低,大部分回路都是手动操作,这样不但增加了操作员的工作量,而且对产品质量也有一定的影响,特编制了此PID参数整定方法。

鉴于重整装置仪表控制回路自控率比较低,大部分回路都是手动操作,这样不但增加了操作员的工作量,而且对产品质量也有一定的影响,特编制了此PID参数整定方法。

一、修改PID参数必须有“SUPPERVISOR”及以上权限。

二、打开要修改的控制回路细目画面,翻到下图所示的页面,修改PID控制回路整定的三个参数K,T1,T2。


三、PID参数代表的含义

K 比例增益(放大倍数),范围为0.0240.0

T1:积分时间,范围为0.01440.0,单位为分钟,0.0代表没有积分作用;

T2:微分时间,范围为0.01440.0,单位为分钟,0.0代表没有微分作用。

四、PID参数的作用

1)比例调节的特点:1、调节作用快,系统一出现偏差,调节器立即将偏差放大K倍输出; 2、系统存在余差。

 K越小,过渡过程越平稳,但余差越大;K增大,余差将减小,但是不能完全消除余差,只能起到粗调作用,但是K过大,过渡过程易振荡,K太大时,就可能出现发散振荡。

(2)积分调节的特点:积分调节作用的输出变化与输入偏差的积分成正比,积分作用能消除余差,但降低了系统的稳定性,T1由大变小时,积分作用由弱到强,消除余差的能力由弱到强,只有消除偏差,输出才停止变化。

(3)微分调节的特点:微分调节的输出是与被调量的变化率成正比,在引入微分作用后能全面提高控制质量,但是微分作用太强,会引起控制阀时而全开时而全关,因此不能把T2取的太大,当T2由小到大变化时,微分作用由弱到强,对容量滞后有明显的作用,但是对纯滞后没有效果。 

五、如果要知道控制回路的作用方式,可以进入控制回路的细目画面,进入下图所示页面:


其中“CONTROL ACTION”代表控制器作用方式,“REVERSE”表示反作用,“DIRECT”代表正作用。

六、控制器的选择方法

1P控制器的选择:它适用于控制通道滞后较小,负荷变化不大,允许被控量在一定范围内变化的系统;

2PI控制器的选择:它适用于滞后较小,负荷变化不大,被控量不允许有余差的控制系统;

(3)PID控制器的选择:它适用于负荷变化大,容量滞后较大,控制质量要求又很高的控制系统,比如温度控制系统。

七、PID参数整定的方法

一般在工程应用中采用经验凑试法。

经验凑试法在实践中最为实用。在整定参数时,必须认真观察系统响应情况,根据系统的响应情况决定调整那些参数。观察系统响应效果,可以通过查看控制回路细目画面中的实时趋势曲线,衰减曲线最好是4:1,即前一个峰值与后一个峰值的比值为4:1。

经验值:在实际调试中,只能先大致设定一个经验值,然后根据调节效果修改,这里的P代表比例度,P=1/K。


总之,在整定时不能让系统出现发散振荡,如出现发散振荡,应立即切为手动,等系统稳定后减小放大倍数、增大积分时间或减小微分时间,重新切换到自动控制。

放大倍数越小,过渡过程越平稳,但余差越大。放大倍数越大,过渡过程容易发生振荡。积分时间越小,消除余差就越快,但系统振荡会较大,积分时间越大,系统消除余差的速度较慢。微分时间太大,系统振荡次数增加,调节时间增加,微分太小,系统调节缓慢。

控制器参数凑试法的步骤:

因为比例作用是基本的控制作用,因此,首先把比例度凑试好,待过渡过程已基本稳定,然后加积分作用消除余差,最后加入微分作用进一步提高控制质量,基本步骤如下:

(A)对P控制器,将放大倍数放在较小的位置,逐渐增大K,观察被控量的过渡过程曲线,直到曲线满意为止;

(B)对PI控制器,先置T1=0,按纯比例作用整定放大倍数使之达到4:1衰减曲线;然后将K缩小(10~20%),将积分时间T1由大到小逐步加入,直到获得4:1衰减过程;

(C)对PID控制器,将T2=0;先按PI作用凑试程序整定K,T1参数,然后将放大倍数增大到比原值大(10~20%)位置,T1也适当减小之后,再把T2由小到大逐步加入,观察过渡曲线,直到获得满意的过渡过程。

一句话:整定参数时要认真观察系统输出及被调量的变化情况,再根据具体情况适当修改PID参数。可以说,只要工艺技术员多花点时间,大多数控制系统采用PID调节都能满足要求。

八、串极控制回路整定

串极控制回路的整定可以采用两步法,即先整定副回路,再整定主回路;也可以采用一步法,即同时整定主副回路。

(1)在采用一步法整定时副回路的经验值为以下值,一般副回路只采用比例控制;


(2)将串极控制回路系统投入运行,然后按单回路控制系统参数整定方法,整定主控制器的参数;

(3)如果在整定过程中出现“共振”,只需减小主、副控制器的放大倍数就可以消除,如果共振太剧烈,可先切换到手动,待生产稳定后,重新投运,重新整定。

总之:P作用是最基本的控制作用,加入I作用后可做到无差控制,提高控制精度,加入D作用能全面提高控制质量。

九、注意事项

(1)参数整定前要先校验传感器和执行器,保证现场仪表是正常的,可以先手动控制试一下,手动状态测量参数应该是稳定可靠的。

(2)按经验值设定K参数,暂时关掉积分调节试着切换到自动观察阶跃响应,此时应特别注意控制器的输出,一定要判断一下回路是不是负反馈的(检查设计和接线是否有漏洞,新系统调试的时候会遇到这种情况,如:需要关开度的时候,调节器偏偏是放大开度);

(3)在整定参数时要保证工艺稳定,当影响到产品质量和工艺参数时要立即切到手动控制,待工艺生产稳定后再投自动修改PID参数。

(4)如果是串级、比例控制回路,要先一个回路一个回路的整定,还应注意先内环后外环的原则。

(5)在手动切到自动的时候,要保证给定值与测量值近乎一致。 

通过以上介绍可知,PID参数整定是很重要的,它不仅影响到控制的平稳,还影响到生产过程产品质量的问题。闲暇时间特编写此PID参数整定方法,希望对重整装置的工艺人员有所帮助。

审核编辑(苏强)
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