大数跨境

49. 流量控制与大纯滞后

49. 流量控制与大纯滞后 上海华理自动化系统工程有限公司
2022-06-17
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导读:在工业生产过程中,被控对象除了有容积延迟外,往往不同程度地存在着纯滞后。当纯滞后时间τ与对象时间常数T之比τ

在工业生产过程中,被控对象除了有容积延迟外,往往不同程度地存在着纯滞后。当纯滞后时间τ与对象时间常数T之比τ/T大于0.5,就称为大纯滞后对象。纯滞后和时间常数的比值大就是大纯滞后对象,而不是纯滞后时间大就是大纯滞后对象。

流量控制是过程控制中的一类主要被控对象。使用执行机构调节流量往往时间常数都比较小,此时如果整个过程中存在纯滞后导致τT大于0.5,那么这个流量控制就是一个大纯滞后。

流量控制回路参数整定时首先调试比例增益以保证基本的稳定性,然后加必要的积分以消除余差。在大部分情况下这种方法很有效。但是工业界有一个歪路子:用非常小的比例作用,但大大强化积分作用。这个方法是完全违背控制理论的分析的,但在实际中却是行之有效,原因在于测量噪声严重,或系统反应过敏时,积分为主的控制规律动作比较缓和,不易激励出不稳定的因素。

有一个流量控制回路其开环阶跃测试曲线,如下:         

       

49‑1流量开环阶跃测试曲线

DCS默认的流量控制PID参数为1/12(秒)/0。很多流量控制回路都能直接使用该参数进行控制,但是对于上面的流量控制回路采用默认参数时,其设定值闭环响应如下图所示。

49‑2默认参数的控制性能

这说明在有些情况下,即使对流量控制回路采用默认参数有时候也不能取得令人满意的控制性能。还是要根据被控对象的特性合理选择参数。对流量控制这种快速对象,我推荐的初始默认参数为0.3/12(秒)/0。针对过程控制中常见的流量控制回路,这一参数的鲁棒性会得到改善,同时控制性能也能令人满意。

流量控制回路使用小比例、强积分的PID参数,适应范围宽、控制器鲁棒性更好,是一种综合考虑了可能存在的大纯滞后特性的合理选择。

最优的参数要综合考虑控制回路的特性,基于Lambda整定方法给出。

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