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压缩空气和水PID控制方法点击：1169 | 回复：33

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发表于：2021-12-09 10:55:49

楼主

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目前遇到一个比较棘手的问题，发挥工控圈朋友的智慧，帮忙解决这个问题。问题大概描述如下：我这个设备是压缩空气和水进行配比平衡呢，大概意思就是通过压缩空气进入量的多少来控制水流量的大小。这里水泵是定频的，都是固定的流量和压力，空压机也是定频的，启动稳定后是固定的水流量，压力，固定的气流量和压力。现在唯一想调节的是给空压机出气口加一个比例调节阀来控制空压机出口压力，通过控制气体压力大小来控制水流量的大小。就是压缩空气和水同时混合进一个管道里，压缩空气进去的多了水自然进去就少了，水进去少了压缩空气进去就多了，是一个动态平衡的过程。比如我设定水流量是2500L/MIN,因为水泵是定频的，刚开始可能水流量是5000L/MIN，这时候为了让水流量降到2500L就必须加大压缩空气的压力和流量进入管道，过程中可能出现水一会大，一会儿小，这时比例阀门就频繁的开启和关闭，导致空压机不停的加载和卸载，这样肯定是不可以的。怎么可以让这个过程不震荡，就是水均匀从5000L/MIN降到2400L/MIN,空压机固定不卸载，比例阀PID控制平稳，不震荡。压缩空气比例调节阀可以加其他控压或者泄压措施，但必须要过程平稳，通过程序实现控制也是可以的，目前发现老外的设备就是一个压缩空气调压阀，没有发现其他设备，人家可以控制的很稳定，水从5000L均匀降到2500L,压缩空气稳定的固定在一定范围内，没有震荡过程。大神们分析下，这个怎么做到的，求贡献智慧。谢谢。

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雪夜守护者

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发表于：2021-12-09 12:08:50

1楼

单纯的从运动控制理论上来说：

我觉得有一种可能是空气的惯性导致的这个问题。也就是说比例调节阀已经到达合适位置了，但是气压由于空气的惯性没有及时补充上来。如果是因为这个原因的话，理论上有几种解决办法：

1，换件儿，换一个能够更快改变气压的比例调节阀，提升执行机构本身的响应速度（我本身作运动控制，对过控了解不多，不知道这点能不能实现）；

2，限积分，PID作积分限幅或者在FE小于一定值时再启用积分器，牺牲一定的稳态精度来减小惯性迟滞带来的系统超调；

3，引入串级PID控制，将比例调节阀的开度、转动速度甚至转动加速度一并引入反馈行程3~4串级控制回路，提高比例调节阀的性能（同1，不知道能不能实现这点，但理论上这样可行）；

4，在基础PID或者串级PID的基础上再引入前馈控制，如果真是因为被控量惯性导致的，建议引入vff和aff，以调整惯性及动态跟随特性。

以上是运动控制过程中我知道的能够削弱被控量惯性的几种方法。其中前两种基本可以保持原有硬件；后两种对下位机的控制频率、传感器的数据稳定性、采样频率、准确性都有要求，且与需求呈正相关：需求有多高下位机和传感器就要有多好。

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hulx

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发表于：2021-12-09 13:09:07

2楼

比例阀控制开口大小而不是开闭，它改变的是流量而不是压力，很努力看了，真没看明白你的控制的目标是什么。

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万万无畏

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发表于：2021-12-09 14:20:46

3楼

个人觉得压力取源部件是不是安装在合适的位置？如果是处于设备开发阶段，我觉得用2个压力取源部件安装不同地方看看控压曲线分析分析
不考虑成本的话，出气口那能不能大管与小管并联控制（2个比例阀），采用分层PID控制，这个化工用的多。

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万万无畏

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发表于：2021-12-09 14:31:32

4楼

"万万无畏" 的回复，发表在3楼
对内容：【个人觉得压力取源部件是不是安装在合适的位置？如果是处于设备开发阶段，我觉得用2个压力取源部件安装不同地方看看控压曲线分析分析不考虑成本的话，出气口那能不能大管与小管并联控制（2个比例阀），采用分层PI...】进行回复：

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如果追求过程控制平稳，如果对反馈值进行滑差处理以及平方等

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风的声音

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发表于：2021-12-10 09:14:33

5楼

"hulx" 的回复，发表在2楼
对内容：【比例阀控制开口大小而不是开闭，它改变的是流量而不是压力，很努力看了，真没看明白你的控制的目标是什么。...】进行回复：

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这个其实就是压缩空气泡沫灭火系统，泡沫和水的比例3%，压缩空气和水的比例为7：1，比例调压阀就是调节压力的，安装在空压机的出口，因为空压机是定频的，所以为了调节压缩空气的压力是为了控制水的流量大小。原理就压缩空气进去多了水就少了，压缩空气进去少了水流量就大了。水，泡沫，压缩空气在混合仓混合形成压缩空气泡沫。现在的问题是，这个压缩空气比例调节阀开合度震荡比较大，导致空压机不停的加载卸载，现在就想找个方法，让这个比例调节阀开关比较稳定，少震荡。

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风的声音