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为什么流量液位有推荐参数,而压力和温度没有推荐参数?

为什么流量液位有推荐参数,而压力和温度没有推荐参数? 上海华理自动化系统工程有限公司
2025-10-24
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导读:流量控制可以有推荐参数的原因:K基本一致。对于正常的流量阀门,除非设计人员弱智,一般都会设计成:阀门全关对应

流量控制可以有推荐参数的原因:

  1. K基本一致。对于正常的流量阀门,除非设计人员弱智,一般都会设计成:阀门全关对应流量量程下限,阀门全开基本对应流量量程上限。所以,基本可以断定正常的流量控制回路中,模型的增益系数K=1;

  2. T/τ基本可知。正常的流量特性都是大纯滞后过程,基本都可以明确:T/τ远小于1。而对于这种特性,我们现在的结论是:只需要按照Kc=K/4的原则即可实现稳定控制;

  3. T+τ总和较小。一般情况下,都是秒级,不超过1分钟,目前的方法使用Ti=(T+τ)/3得到的结果差距不大;

  4. PID本身的鲁棒性。对于一个K≈1,T+τ<60的大纯滞后过程的自衡对象,使用0.25/10就可以覆盖所有允许的边界。

因此,如果把0.25/10~20作为默认参数或推荐参数,基本没问题。

反例:如果设计脑抽,非要设计一个K=10的过程;或者阀门特性被刻意调整成大滞后过程,导致T=3分钟(这种情况我亲身经历过)。这个推荐参数就会失效。

液位控制能够有推荐参数的原因:

  1. 满罐时间的意义。这个时间就是标准积分对象模型(1/(T'*s))中的T',对应我们现在体系里积分模型(K/(T*s))中的T/K。从这两个模型就可以看出两点:实际积分模型的K都可以是1,满罐时间就是标准模型里的T';

  2. T/τ一般足够大。正常的液位控制很难有真正的大纯滞后过程,因此一般不需要考虑因纯滞后导致的比例不能太强的问题;

  3. 积分特性决定。所有控制的手段都是通过流量实现的,对于流量而言,液位一定是积分对象。积分对象我们一直坚持的原则是:Kc*Ti≮4T',这个实际源头其实来自于对原始标准模型的分析。因此,如果使用标准模型,应该是Kc/K*Ti≮4T/K ➡ Kc'*Ti≮4T’  可以很直观地得到结果;

  4. 由于PID的鲁棒性,只有当τ>T'/4时,才会有比较明显的由于比例过强引起的衰减振荡,这对于正常的液位控制来说,这种过程基本不存在。

因此,大致估算满罐时间T',然后使用4/T'作为PI推荐参数,基本没问题。

总结:对于典型的流量控制与液位控制,实际都存在一个共性:通过合理变换,都可以让其模型增益K≈1,这是关键。而大纯滞后过程使用通解,大滞后(积分)过程使用相对较弱但又不太弱的“通解”都是可行的。Kc=0.25或者Kc=4其实都是在“卡体系的BUG”。

对于压力控制与温度控制:

  1. 有一个共性:其模型的过程增益范围极宽,这一点不管怎么设计,都无法保证所有压力或者温度的增益一致。简单说:不可能实现阀门全关则测量值必然是量程下限、阀门全开则必然会满量程。而K与Kc存在必然的反比关系,K不确定Kc就不可能有推荐数值;

  2. T与τ的关系不确定。无法套用任何形式的通解;

  3. 模型类型不一致。由于各自控制的机理繁杂,不同的温度/压力控制可能表现的过程不一致,自衡、积分、组合都有可能,无法统一进行分析,就无法给出统一公式,自然不能给出合理的推荐参数。

个人拙见,仅供参考。


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主要从事工业自动化领域的技术开发、技术服务、技术咨询以及相关技术的工程应用实施等业务。致力于用高科技改造传统流程工业,促进高新科技成果产业化,同时探索科研与生产、市场相结合的有效模式和运行机制,促进石油化工企业信息化、自动化和智能化发展
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