什么叫闭环的时间常数? 点击:5851 | 回复:4



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发表于:2008-04-23 08:53:24
楼主

一个简单回路,如何纯滞后太严重,我们用大林算法可以解决,但它必须知道回路参数

精确值,而我连术语都不明白,就更不要谈什么精确值了,

一个回路: 有过程值PV,输出值OP,手/自方式Md,设定值SP,偏差E=SP-PV;

                     这都明白;

下面与大林算法有关的参数:

                   对象的放大倍数:  K=△PV/△OP       

                   对象的时间常数:  PV阶跃变化到达定值约2/3所需的时间

                   纯滞后时间:    阶跃变化到PV开始变化这段时间;

                   采样时间:         控制系统取采集数据的周期

                  闭环的时间常数:    这是什么意义呢? 

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闭环的时间常数: 这是什么意义呢? 就剩这个搞不明白了!

 

 




天下三分明月夜

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发表于:2008-04-23 09:31:44
1楼

这是有一篇大林算法的整定方法,可参考

λ法整定控制回路PID参数
一、 PID控制器的基本原理
1、比例控制器(P)
比例控制器的传递函数为Gc(S)=Kp,其作用是调整系统的开环比例系数,提高系统的静态精度,加快系统的响应速度,但对于高于二阶的系统,Kp过大会造成系统的不稳定。
2、积分控制器(I)
积分控制器的传递函数为Gc(S)=1/TiS,Ti为积分时间。它的作用是消除系统的静态误差,但积分控制有时会改变系统的稳定性,降低系统响应速度。
3、比例加积分控制器(PI)
比例积分控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+1/TiS),由于它有Kp和Ti两个可调参数,因此可兼有比例和积分两种控制器的优点,使系统既稳定又有较好的静态和动态性能,这种控制是工程上用途最为广泛的。
4、比例加微分(PD)
比例加微分控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+TdS),Td为微分时间。它所产生的控制作用不仅反映了系统的静态误差,同时还反映了误差信号的变化率,因此微分使控制信号提前作用,使系统的响应振荡减轻,过渡过程加快,对系统的稳定性有利。
5、比例加积分加微分控制器(PID)
PID控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+1/TiS+TdS),兼具比例积分和微分控制器的优点,是应用很普遍的一种控制器。
二、λ法整定回路:
λ法整定法起源于1968年,由Dahlin最先提出,可参考以下文献:Dahlin E.B.,Designing and Tuning Digital Controllers,Instr and Cont Syst,41(6),77,1968。以下针对自平衡系统和积分系统分别给出例子,以供参考。
自平衡系统PID整定(流量,组分,温度,大部分压力)
1、回路置手动,OP改变5%(改变幅度可以同操作工商量),当PV达到新的稳态值,OP回到原来的值。
2、从1中得到的趋势图上,估计过程增益,滞后时间和过程时间常数。
3、从表一中选择最符合1中得到的响应的简单模型。
4、选择所想要的闭环时间常数λ,通常的规则:λ比滞后时间与过程时间常速的和要大。
5、在3中所选模型的基础上计算控制器增益。把这些数输入控制器,回路投自动,改变设定值或负荷观察响应。如需要就调整比例增益修改响应速度。
例一:λ整定一流量回路。
PV~过程变量=流量,变送器量程是0-2000gpm,
计算过程增益:Kp=ΔPV/ΔOP=150/5=30
计算过程常数:
过程时间常数:τ=10s(PV从650到650+63.2%ΔPV(约745)的时间)
计算滞后时间: θ=0s
计算比例增益:Kc=τ/[Kp*K*(λ+θ)]=10/[30*0.05*(20+0)]=0.333
τ=10s,Kp=30,K=100/R=100/2000=0.05
λ:闭环时间常数,在这里选20s
计算积分增益:Ti=τ/60=10/60=0.167 (分钟)(相当于每分钟6次)
例二、λ法整定一液位控制回路(积分过程)
积分过程的整定方法类似自平衡过程,不同的是过程变量不能达到稳态。
计算过程增益:
过程增益:Kp=ΔPV/[(ΔOP*Δt)]=10/[10*120]=0.00833
滞后时间:θ=0 s
计算比例增益:100/ALV
在此对ALV作简要解释:ALV是允许的液位变化的简称,液位控制的主要目标是允许罐能缓冲突然的流量变化,保证下游变量的扰动最小。ALV指的就是在正常操作中允许的液位偏离设定值的最大变化,它是用%比来表示的,尽量使用最大的ALV,这样罐就能够吸收扰动。
例如,如果液位设定值是60%,ALV选择25%,那么,即使流量负荷发生了从0%到100%的阶跃,液位将保持在35%~85%。
令ALV=33.3%,则Kc=100/ALV=100/33.3=3.0
λ=ALV/[50*Kp]=33.3/(50*0.00833)=80 s
注意:此处λ不是任意选的,而是选择合适的ALV来计算λ。
计算积分时间:Ti=λ/30=80/30=2.67 (分钟) (相当于0.375次/分钟)
表一 简单过程模型的整定公式
过程模型 对交互式PID算法(不需要微分作用) 备注
Kc 比例系数 积分时间:Ti (分钟)
τ/60 通常用于大部分非积分过程
100/ALV λ/30 通常用于积分过程
对液位控制来说,λ=ALV/(50*Kp)
ALV:允许的液位变化(%) Ti:积分时间 Kc:比例增益
θ:滞后时间(秒) λ:闭环时间常数(秒)
Kp:过程增益 K=100/R
τ=过程时间常数 R:变送器在工程单位下的量程
微分增益(分钟):P/6(P:period)
表二、常见回路的性质
性质 流量 温度/蒸汽压力 液位 气体压力 液体压力 组分
滞后时间 没有 不定 没有 没有 没有 常数
容量Capacity 多 3-6 1 1 多 1-100
时间常数Period 1-10s 分钟到小时 1到10秒 0到2分钟 1到10秒 分钟到小时
是否线性 平方 非线性 线性 线性 线性 任意
噪声 一直有 没有 一直有 没有 一直有 常有
比例 0.2~1 1~10 2~20 0~5 0.5~2 1~10
积分 重要 重要 很少 不用 重要 重要
微分 不用 重要 不用 不用 不用 If possible
阀门 线性 等百分比 线性 线性 线性 线性



天下三分明月夜

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发表于:2008-04-23 09:35:24
2楼
闭环时间常数λ:  常的规则:闭环的时间常数λ比滞后时间与过程时间常数的和要大.

天下三分明月夜

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发表于:2008-04-23 09:38:29
3楼

文中的"过程的时间常数"其实就是"对象的时间常数",一回事:  PV因阶跃变化到稳定值2/3所需的时间

 

越做越烦

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发表于:2008-05-07 16:37:33
4楼
谢谢。虽然完全没看明白。

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