由入门到精通－－－－吃透PID 点击：15393 | 回复：131
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第一章 自动调节系统的发展历程
1-1 没有控制理论的世界
1-2 控制论
1-3负反馈
1-4 PID
1-5 怎样投自动
1-6 观察哪些曲线
1-7PID的基本原理
1-8PID的曲线
1-9怎样判断PID
第二章 吃透PID
2-1 几个基本名词
2-2 P——纯比例作用趋势图的特征分析
2-3 I—— 纯积分作用趋势图的特征分析
2-4 D——纯微分作用趋势图的特征分析
2-5 比例积分作用的趋势特征分析
2-6 比例积分微分作用的趋势特征分析
2-7 整定参数的几个原则
2-8 整定比例带
2-9 整定积分时间
2-10 整定微分时间
2-11 比例积分微分综合整定
2-12 自动调节系统的质量指标
2-13 整定系统需要注意的几个问题
2-14 整定参数的几个认识的误区
2-15 其它先进控制方法简介
第三章
第三章 火电厂自动调节系统
3-1 火电厂自动调节系统的普遍特点
3-2 自动调节系统的构成
3-3 自动调节系统的跟踪
3-4 高低加水位自动调节系统
一、基本控制策略
二、自平衡能力
三、随动调节系统
四、对于系统耦合的解决办法
五、几个问题：
六、偏差报警与偏差切除
3-5 汽包水位调节系统
一、
任务与重要性
二、
锅炉汽包
三、
虚假水位
四、
影响汽包水位的因素
五、
制定控制策略
六、捍卫“经典”
七、正反作用与参数整定
八、特殊问题的处理方法
九、变态调节
3-6 过热器温度调节系统
一、迟延与惯性
二、重要性
三、干扰因素
四、一级减温水调节系统
五、导前微分自动调节系统
六、导前微分系统的参数整定
七、串级调节系统
八、级调节系统的参数整定
九、修改控制策略，增加抑制干扰能力
十、变态调节方案
3-6主汽压力
一、重要性
二、干扰因素
三、直接能量平衡公式
四、间接能量平衡
五、控制策略
六、参数整定
3-7协调
一、重要性
一、干扰因素
二、机跟炉
三、参数整定
四、炉跟机
五、参数整定
六、负荷前馈
七、压力前馈
八、耦合与解耦
九、特殊解耦
十、一次调频
十一、AGC
3-8 磨煤机优化燃烧
杨过出了一会神，再伸手去会第二柄剑，只提起数尺，呛□一声，竟然脱手掉下，在石上一碰，火花四溅，不禁吓了一跳。
原来那剑黑黝黝的毫无异状，却是沉重之极，三尺多长的一把剑，重量竟自不下七八十斤，比之战阵上最沉重的金刀大戟尤重数倍。杨过提起时如何想得到，出乎不意的手上一沉，便拿捏不住。于是再俯身会起，这次有了防备，会起七八十斤的重物自是不当一回事。看剑下的石刻时，见两行小字道：
“重剑无锋，大巧不工。四十岁前恃之横行天下。”
过了良久，才放下重剑，去取第三柄剑，这一次又上了个当。他只道这剑定然犹重前剑，因此提剑时力运左臂。那知拿在手□却轻飘飘的浑似无物，凝神一看，原来是柄木剑，年深日久，剑身剑柄均已腐朽，但见剑下的石刻道：
“四十岁后，不滞于物，草木竹石均可为剑。自此精修，渐进于无剑胜有剑之境。”
金庸笔下的一代大侠杨过，为什么会发生连续两次发生拿剑失误呢？原因很简单，因为他没有学过自动调节系统啊！可见自动调节系统存在于生活的方方面面，何其平常，又何其重要！吹一下牛皮先。
下面咱们就来说说自动调节系统，它到底是怎么回事，到底是谁先发现的，到底该怎么应用。
增加微分功能后，调节曲线更复杂点，也更难理解点。如果我们把这一节真正掌握后，参数整定问题也就不算大了。如下图所示：
图6：比例积分微分作用下的调节曲线示意图
如图6所示，当设定值有个阶跃后（T1时刻），因为设定值属于直线上升，此时上升速率接近于无穷大，所以理论上讲，调节器输出应该波动无穷大，也就是直接让输出为100%或者0%。可是，调节器的速率计算是每一时刻的变化量除以扫描周期，所以当一个小的阶跃到来的时候，调节器输出不一定达到最大。总之，阶跃量使得输出急剧波动。
所以，当系统存在微分增益的时候，如果我们要修改或者检查被微分处理的信号，就要小心了，最好是退出自动。
当微分增益发挥作用后，随之微分使得输出回归，回归时间与微分时间有关系。
微分时间使得输出一直下降，本该回复到初始值。可是在T1时刻，比例发挥作用，使得输出恢复到比例输出的基础；积分发挥作用，使得在比例的基础上再增加一些，增加量与积分时间有关。所以，T2时刻输出是个拐点，开始回升。
T3时刻，当输出的调节使得被调量发生改变的时候，比例使得输出随之下降；积分使得输出上升速率开始降低，但仍旧上升；微分使得输出下降。T3时刻开始，微分增益发挥作用后，微分时间本来需要输出回归，输出减小，可是因为被调量在不断的下降，所以微分增益的作用始终存在，输出继续下降。
T4时刻，比例作用盖过积分，比例积分开始回调。
T5时刻，积分作用为0，被调量越过零后，开始出现正偏差，积分也会向正向发挥作用，所以比例积分微分作用曲线更陡了。
T6时刻是个关键的时刻。因为如果没有微分作用，这个时刻就不是关键点。此时被调量的变化开始变缓慢，微分时间使得系统回调收缩。微分时间越短，T6时刻越靠前，足够短的时候，会发生很多毛刺。毛刺增加了执行机构的动作次数，增加了不必要的调节浪费，对系统调节有害。下图是微分时间过短造成的调节毛刺：
图7：微分时间过短造成输出波形有毛刺
T8时刻，被普遍认为是微分的超前调节发挥作用的时刻。此时被调量刚开始回调，而微分作用使得输出“提前”调节了一些。
对于微分的超前调节作用，个人认为，T6和T8时刻，同样值得关注。
还需要说明的是，毛刺的产生不仅仅与微分时间有关，还与微分增益有关。他们是两个相关联的两个参数。当微分增益增大的时候，要消除毛刺，就要相应提高微分时间，反之减小。
可是如果为了消除毛刺而过分增大微分时间，就影响了T6时刻所带来的超前调节作用，超前调节作用就受到影响。合理搭配参数才能够起到良好的调节作用。
同样的道理，比例积分微分三个参数的大小也是相对的。比如说在比例带为80的时候，积分时间为120也许会感觉比较正常。可是当你把比例带调为200的时候，积分作用如果还不变化，那么积分就会对调节带来副作用，系统就可能不能稳定。这时候就需要你把积分时间也要增大。
我们在整定系统的时候，要有这么一个观念：比例积分微分三个参数的大小都不是绝对的，都是相对的。切不可以为我发现一个参数比较合适，就把这个参数固定死，不管别的参数怎么变化，永远不动前面固定的参数。这样的整定是机械的整定，要不得的。我们要在多个参数之间反复权衡，既要把握原则性，又要学会灵活性。哦，又回到了上一节的话题。
大家看过百家讲坛里面王广雄教授讲自动调节系统么？我没有看过，很遗憾。不过我听别人说王教授这么说自动调节系统：她里面处处闪烁着哲学的光辉。这个光辉我也经常感觉得到。并且我觉得，似乎它不仅仅是一门技术，而且还是一门艺术。因为对于一个复杂的自动调节系统，你永远不能确定哪个参数是最好的。只要你愿意下功夫去整定，似乎总有更适合的参数等着你。而等到一个系统遇到了很复杂的大干扰的时候，一般情况下，你总想修改已经极其膨胀了的控制策略，效果虽有好转，可总是难以适应各种工况，参数愈来愈多，整定愈来愈复杂。可是等到你某一天突然灵光一闪，想到一个新鲜思路的时候，你激动得恨不得马上从床上爬下来要去应用，第二天你发现既不需要修改控制策略，应用效果又出奇的好的时候，你会感到一种艺术的成就感和满足感。
这就是自动调节系统的魅力。它需要你在各个问题、各个参数之间反复权衡，在灵活性和原则性之间思想游走，在全面和孤立之间合并分解。
机械与权衡的变通、灵活性和原则性的关系前面已经说过了。下面还要说说全面和孤立的关系。对于一个复杂调节系统，既要全面看待一个系统，又要学会孤立看待一个系统。原则与灵活，全面与孤立，都是个辩证的问题。
其实谁都知道要全面看待问题这个说法。要全面了解整个调节系统，要对工艺流程、测量回路、数据处理DCS或者PLC、控制调节过程、PID各个参数、操作器、伺服放大器、执行器、位置反馈、阀门线形等各个环节都要了解，出了问题才能够快速准确的判断。
可是孤立分析问题这个提法，是不似有点新鲜？怎样才算孤立看待问题？
我们首先要把复杂的问题简单化，简单化有利于思路清晰。那么怎样孤立简化呢？
1、 把串级调节系统孤立成两个单回路。把主、副调隔离开来，让一个参数迟钝，观察另一个参数。这个参数确定后，再设置剩下一个；
2、 把相互耦合的系统解耦为几个独立的系统，在稳态下，进行参数判断。让各个系统之间互不干扰，然后再考虑耦合；
3、 把P、I、D隔离开来。先去掉积分、微分作用，让系统变为纯比例调节方式。然后再考虑积分，然后再考虑微分。
在学习观察曲线的时候，要学会把问题简单化，孤立看待系统；在分析问题的时候，要既能够全面看待问题，也能够孤立逐个分析。咱们下面讨论如何整定参数的时候，也是先要把参数孤立起来看待的。
以前曾经有一个化工的朋友说：自动调节系统哪有这么复杂？无非是一个PID，对其参数进行整定一番就可以了。我对他说：很不幸，你工作在一个简单调节系统的环境下，你没有真正接触过复杂的自动调节系统。
是的，火电厂自动调节系统要复杂些。可惜我没有机会接触更为复杂的自动调节系统，深为遗憾！至今为止，我所接触到最复杂的自动调节系统，无非是火电厂的蒸汽温度、汽包水位、蒸汽压力，还有一个大杂烩——协调。至于脱硫方面的，都交给运行自行调节，懒得去管。
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