在实际整定工作中要有全局观和系统观,不能只看控制回路自身的抗扰特性,还要考虑和其他控制回路的相互关系,不能给其他相关控制回路带来干扰。串级控制整定不好就是没有系统观造成的,没有系统观嵌套控制很难正常工作,没有系统观则不能理解用优先级顺序建立秩序的整定大原则。必要时为了更高优先级控制回路稳定要放弃自身的部分性能。
要在错综复杂的多控制回路系统中建立总体性能的秩序,就必须按着一定的顺序进行整定。两个控制回路的相互关系决定了整定的顺序。
1、两个回路相互独立。当两个回路彼此没有任何关系时,可以把两个回路当作两个孤立的系统对待。在不同系统的两个回路毫无瓜葛,既没有顺序也没有秩序。一般PID参数整定中会把控制回路看做独立的系统,并不需要系统观。这是最常见的认识。但是即使是这两个回路相互独立,也可能与其他回路互相影响。所以现实世界里不存在绝对的单回路,每个回路都应该追求抗扰且不振荡的控制性能。“抗扰不自扰,控制效果好。”
2、两个回路单向影响。控制回路A的模式和控制性能影响控制回路B的控制性能,但是控制回路B的模式和性能并不影响控制回路A的控制性能。此时应该先整定控制回路A并将其设置在合适的控制模式,再整定控制回路B。
嵌套控制很多都是两个回路单项影响。包括主回路和副回路的串级控制就是常见的嵌套控制。副回路要投用串级主回路才能生效,副回路的控制性能会影响主回路的广义被控对象模型从而影响控制性能。反之,主回路的模式和性能不影响副回路的控制性能。所以在串级控制中,应该先整定副回路并将其设置为串级控制模式,再整定主回路。
下图的两个液位控制也是嵌套回路,只是它们是两个形式上独立的控制回路,LC102不投自动LC101不生效。此时应该先整定LC102并将其设置在自动控制模式,再整定LC101。大小阀的阀位控制,应该先整定精确控制的小阀相关控制回路并将其设置为自动控制模式,再整定大阀相关控制回路。
3、两个回路互相影响。在两个互相影响的耦合控制回路中,应该按照优先级顺序进行整定和投用。高优先级的控制回路首先整定并投用,在此基础上再整定和投用低优先级的控制回路。
在下图的水温水量控制中,水温和水量两个回路互相影响。如果水温更重要,则要水量控制手动,先整定水温控制回路,在水温控制回路投自动的基础上再整定和投用水量控制回路。即使
没有明确的优先级也应该考虑整定的顺序以建立秩序。嵌套控制回路中的内环要比外环优先级更高。如果想把两个耦合回路都控制好,则必须改进控制方案重新定义问题以使两个控制回路相互独立。例如增加流量控制和比值控制。
两个控制回路的相互影响的利用还是消除是比较复杂的控制方案设计。当控制回路多时要靠工艺原理和经验知识才能找到合理的顺序。设计合理的控制方案并按顺序用Lambda方法进行整定,是过程控制的精髓。