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VCA0.2EBR1流量計(jì)的參數(shù)的自整定：

在某些應(yīng)用場合，比如通用儀表行業(yè)，系統(tǒng)的工作對象是不確定的，不同的對象就得采用不同的參數(shù)值，沒法為用戶設(shè)定參數(shù)，就引入?yún)?shù)自整定的概念。實(shí)質(zhì)就是在使用時(shí)，通過N次測量為新的工作對象尋找一套參數(shù)，并記憶下來作為以后工作的依據(jù)。具體的整定方法有三種：臨界比例度法、衰減曲線法、經(jīng)驗(yàn)法。

VCA0.2EBR1流量計(jì)的一些使用情況需要注意：

1、臨界比例度法（Ziegler-Nichols）

1.1  在純比例作用下，逐漸增加增益至產(chǎn)生等副震蕩，根據(jù)臨界增益和臨界周期參數(shù)得出PID控制器參數(shù)，步驟如下：

（1）將純比例控制器接入到閉環(huán)控制系統(tǒng)中（設(shè)置控制器參數(shù)積分時(shí)間常數(shù)Ti =∞，實(shí)際微分時(shí)間常數(shù)Td =0）。

（2）控制器比例增益K設(shè)置為最小，加入階躍擾動(dòng)（一般是改變控制器的給定值），觀察被調(diào)量的階躍響應(yīng)曲線。

（3）由小到大改變比例增益K，直到閉環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。

（4）系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)等幅振蕩時(shí)，此時(shí)的增益為臨界增益（Ku），振蕩周期（波峰間的時(shí)間）為臨界周期（Tu）。

（5） 由表1得出PID控制器參數(shù)。

1.2  采用臨界比例度法整定時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在采用這種方法獲取等幅振蕩曲線時(shí)，應(yīng)使控制系統(tǒng)工作在線性區(qū)，不要使控制閥出現(xiàn)開、關(guān)的狀態(tài)，否則得到的持續(xù)振蕩曲線可能是“極限循環(huán)"，從線性系統(tǒng)概念上說系統(tǒng)早已處于發(fā)散振蕩了。

（2）由于被控對象特性的不同，按上表求得的控制器參數(shù)不一定都能獲得滿意的結(jié)果。對于無自平衡特性的對象，用臨界比例度法求得的控制器參數(shù)往住使系統(tǒng)響應(yīng)的衰減率偏大（ψ＞0.75 ）。而對于有自平衡特性的高階等容對象，用此法整定控制器參數(shù)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)衰減率大多偏?。é祝?.75 ）。為此，上述求得的控制器參數(shù)，應(yīng)針對具體系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中進(jìn)行在線校正。

（3） 臨界比例度法適用于臨界振幅不大、振蕩周期較長的過程控制系統(tǒng)，但有些系統(tǒng)從安全性考慮不允許進(jìn)行穩(wěn)定邊界試驗(yàn)，如鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)。還有某些時(shí)間常數(shù)較大的單容對象，用純比例控制時(shí)系統(tǒng)始終是穩(wěn)定的，對于這些系統(tǒng)也是無法用臨界比例度法來進(jìn)行參數(shù)整定的。

（4）只適用于二階以上的高階對象，或一階加純滯后的對象，否則，在純比例控制情況下，系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)等幅振蕩。

1.3  若求出被控對象的靜態(tài)放大倍數(shù)KP=△y／△u ，則增益乘積KpKu可視為系統(tǒng)的最大開環(huán)增益。通常認(rèn)為Ziegler-Nichols閉環(huán)試驗(yàn)整定法的適用范圍為： 

（1） 當(dāng)KpKu > 20時(shí)，應(yīng)采用更為復(fù)雜的控制算法，以求較好的調(diào)節(jié)效果。

（2）當(dāng)KpKu < 2時(shí)，應(yīng)使用一些能補(bǔ)償傳輸遲延的控制策略。

（3）當(dāng)1.5 <KpKu< 2時(shí)，在對控制精度要求不高的場合仍可使用PID控制器，但需要對表1進(jìn)行修正。在這種情況下，建議采用SMITH預(yù)估控制和IMC控制策略。

（4）當(dāng)KpKu< 1.5時(shí)，在對控制精度要求不高的場合仍可使用PI控制器，在這種情況下，微分作用意義不大。

2、衰減曲線法

衰減曲線法與臨界比例度法不同的是，閉環(huán)設(shè)定值擾動(dòng)試驗(yàn)采用衰減振蕩（通常為4:1或10:l），然后利用衰減振蕩的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求取控制器的整定參數(shù)。整定步驟如下：

（1）在純比例控制器下，置比例增益K為較小值，并將系統(tǒng)投入運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)穩(wěn)定后，作設(shè)定值階躍擾動(dòng)，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)，若系統(tǒng)響應(yīng)衰減太快，則減小比例增益K；反之，應(yīng)增大比例增益K。直到系統(tǒng)出現(xiàn)如圖1（a）所示的4:1衰減振蕩過程，記下此時(shí)的比例增益Ks及和振蕩周期Ts數(shù)值。

（3）利用Ks和Ts值，按表2給出的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出控制器的參數(shù)整定值。      

（4）10：1衰減曲線法類似，只是用Tr帶入計(jì)算。

采用衰減曲線法必須注意幾點(diǎn)：

（1）加給定干擾不能太大，要根據(jù)生產(chǎn)操作要求來定，一般在5%左右，也有例外的情況。

（2）必須在工藝參數(shù)穩(wěn)定的情況下才能加給定干擾，否則得不到正確的整定參數(shù)。

（3）對于反應(yīng)快的系統(tǒng)，如流量、管道壓力和小容量的液位調(diào)節(jié)等，要得到嚴(yán)格的4：1衰減曲線較困難，一般以被調(diào)參數(shù)來回波動(dòng)兩次達(dá)到穩(wěn)定，就近似地認(rèn)為達(dá)到4：1衰減過程了。

（4）投運(yùn)時(shí)，先將K放在較小的數(shù)值，把Ti減少到整定值，把Td逐步放大到整定值，然后把K拉到整定值（如果在K=整定值的條件下很快地把Td放到整定值，控制器的輸出會(huì)劇烈變化）。

3、VCA0.2EBR1流量計(jì)的經(jīng)驗(yàn)整定法

3.1方法一A

（1）確定比例增益

使PID為純比例調(diào)節(jié),輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許最大值的60%~70%，由0逐漸加大比例增益至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過來，從此時(shí)的比例增益逐漸減小至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時(shí)的比例增益，設(shè)定PID的比例增益P為當(dāng)前值的60%~70%。

（2）確定積分時(shí)間常數(shù)

比例增益P確定后，設(shè)定一個(gè)較大的積分時(shí)間常數(shù)Ti的初值，然后逐漸減小Ti至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過來，逐漸加大Ti至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時(shí)的Ti，設(shè)定PID的積分時(shí)間常數(shù)Ti為當(dāng)前值的150%~180%。

（3）確定積分時(shí)間常數(shù)Td

積分時(shí)間常數(shù)Td一般不用設(shè)定，為0即可。若要設(shè)定，與確定 P和Ti的方法相同，取不振蕩時(shí)的30%。

（4）系統(tǒng)帶載聯(lián)調(diào)，再對PID參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，直至滿足要求。

3.2方法一B

（1）PI調(diào)節(jié)

（a）純比例作用下，把比例度從較大數(shù)值逐漸往下降，至開始產(chǎn)生周期振蕩（測量值以給定值為中心作有規(guī)則的振蕩），在產(chǎn)生周期性振蕩的情況下，把此比例度逐漸加寬直至系統(tǒng)充分穩(wěn)定。

（b）接下來把積分時(shí)間逐漸縮短至產(chǎn)生振蕩，此時(shí)表示積分時(shí)間過短，應(yīng)把積分時(shí)間稍加延長，直至振蕩停止。

（2）PID調(diào)節(jié)

（a）純比例作用下尋求起振點(diǎn)。

（b）加大微分時(shí)間使振蕩停止，接著把比例度調(diào)得稍小一些，使振蕩又產(chǎn)生，加大微分時(shí)間，使振蕩再停止，來回這樣操作，直至雖加大微分時(shí)間，但不能使振蕩停止，求得微分時(shí)間的最佳值，此時(shí)把比例度調(diào)得稍大一些直至振蕩停止。

（c）把積分時(shí)間調(diào)成和微分時(shí)間相同的數(shù)值，如果又產(chǎn)生振蕩則加大積分時(shí)間直至振蕩停止。

3.3方法二

另一種方法是先從表列范圍內(nèi)取Ti的某個(gè)數(shù)值，如果需要微分，則取Td=（1/3~1/4）Ti，然后對δ進(jìn)行試湊，也能較快地達(dá)到要求。實(shí)踐證明，在一定范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)亟M合δ和Ti的數(shù)值，可以得到同樣衰減比的曲線，就是說，δ的減少，可以用增加Ti的辦法來補(bǔ)償，而基本上不影響調(diào)節(jié)過程的質(zhì)量。所以，這種情況，先確定Ti、Td再確定δ的順序也是可以的。而且可能更快些。如果曲線仍然不理想，可用Ti、Td再加以適當(dāng)調(diào)整。

3.4方法三

（1）在實(shí)際調(diào)試中，也可以先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。

　　流量系統(tǒng)：P（%）40--100，I（分）0.1--1

　　壓力系統(tǒng)：P（%）30--70，   I（分）0.4--3

       液位系統(tǒng)：P（%）20--80，   I（分）1—5

　　溫度系統(tǒng)：P（%）20--60，   I（分）3--10，D（分）0.5--3

（2）以下整定的口訣：

階躍擾動(dòng)投閉環(huán)，參數(shù)整定看曲線；先投比例后積分，最后再把微分加；

理想曲線兩個(gè)波，振幅衰減4比1；比例太強(qiáng)要振蕩，積分太強(qiáng)過程長；

動(dòng)差太大加微分，頻率太快微分降；偏離定值回復(fù)慢，積分作用再加強(qiáng)。

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