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    关于洁净室空调自控PID参数整定之经验

    时间 :2016年06月01日 11:14   阅读 :8518次   字体 :[小] [中] [大]

          空调自控系统是智能建筑集成系统的重要组成部分 ,空调自控设备是智能建筑物中重要的自控设备 ,智能建筑空调自控主要包括建筑物内的空调机组控制 、新风机组控制 、变风量末端(VAV)控制等 。它们在楼宇自动化系统的监控和管理下 ,使建筑物内的温 、湿度达到预期的目标 ,同时以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常工作 ,以求取得最低的运行成本和最高的经济效益 。而自控系统中PID参数的设定直接决定系统的运行性能 ,下面是结合我公司多年空调控制PID设定的一些经验分享 。
          PID参数的整定
          1 、可以在软件中进行自动整定 ;
          2 、自动整定的PID参数可能对于系统来说不是最好的 ,那就需要手动凭经验进行整定 。P参数过小 ,达到动态平衡的时间就会太长 ;P参数过大 ,就容易产生超调 。
           PID功能块在梯形图(程序)中应当注意的问题 :
          1 、最好采用PID向导生成PID功能块 ;
          2 、一个最简单 ,也是最容易被人忽视的问题是 :PID功能块的使能控制只能采用SM0.0或任何1个存储器的常开触点并联该存储器的常闭触点即永不断开的触点!
           曾经工程调试中遇到过这样的问题 :PID功能块有时动作正常 ,有时动作不正常 ,且不正常时PID功能块均没问题(PID参数正确 、使能正确) ,但没有输出 。最后查了好久 ,突然意识到这可能是使能的问题 ,于是便在使能端串联了启动/停止控制的保持继电器 ,将其它改为SM0.0以后 ,结果一切正常 !
           PID功能块有时动作正常 ,有时动作不正常的原因 :在灌入程序后保持继电器处于动作状态下才不会出现问题 ,一旦停止设备就会出现问题——PID功能块使能一旦断开 ,工作就不会正常 !
          PID参数整定的一般方法 :
          PID的参数整定是控制系统设计的核心内容 。它根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数 、积分时间和微分时间的大小 。PID控制器参数整定的方法很多 ,概括起来有两大类 :一是理论计算整定法 。它主要是依据系统的数学模型 ,经过理论计算确定控制器参数 。这种方法所得到的计算数据未必可以直接使用 ,还必须通过工程实际进行调整和修改 。二是工程整定方法 ,它主要依赖工程经验 ,直接在控制系统的试验中进行 ,且方法简单 、易于掌握 ,在工程实际中被广泛采用 。PID控制器参数的工程整定方法 ,主要有临界比例法 、反应曲线法和衰减法 。三种方法各有其特点 ,其共同点是通过试验 ,然后按照工程经验 、公式对控制器参数进行整定 。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数 ,都需要在实际运行中进行最后调整与完善 。现在一般采用的是临界比例法 。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下 :(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作 ;(2)仅加入比例控制环节 ,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡 ,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期 ;(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
          PID参数的设定 :是靠经验及工艺的熟悉 ,参考测量值跟踪与设定值     曲线 ,从而调整P\I\D的大小 。比例I/微分D=2 ,具体值可根据仪表定 ,再调整比例带P ,P过头 ,到达稳定的时间长 ,P太短 ,会震荡 ,永远也达不到设定要求 。
          PID参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据可参照以下数据 :
          温度T :P=20~60% ,T=180~600s ,D=3-180s ;
          压力P : P=30~70% ,T=24~180s ;
          液位L : P=20~80% ,T=60~300s ;
          流量L : P=40~100% ,T=6~60s 。
          书上的常用口诀 :
          参数整定找最佳 ,从小到大顺序查 ;先是比例后积分 ,最后再把微分加 ;曲线振荡很频繁 ,比例度盘要放大 ;曲线漂浮绕大湾 ,比例度盘往小扳 ;曲线偏离回复慢 ,积分时间往下降 ;曲线波动周期长 ,积分时间再加长 ;曲线振荡频率快 ,先把微分降下来 ;动差大来波动慢 ,微分时间应加长 ;理想曲线两个波 ,前高后低4比1 ;一看二调多分析 ,调节质量不会低 。
          据空调自控系统实际运行看 ,认为PID参数的设置的大小 ,一方面是要根据控制对象的具体情况而定 ;另一方面是经验 。P是解决幅值震荡 ,P大了会出现幅值震荡的幅度大 ,但震荡频率小 ,系统达到稳定时间长 ;I是解决动作响应的速度快慢的 ,I大了响应速度慢 ,反之则快 ;D是消除静态误差的 ,一般D设置都比较小 ,而且对系统影响比较小 。对于温度控制系统P在5-10%之间 ;I在180-240s之间 ;D在30以下 。对于压力控制系统P在30-60%之间 ;I在30-90s之间 ;D在30 以下 。
          这里介绍一种经验法 。这种方法实质上是一种试凑法 ,它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法 ,并在现场中得到了广泛的应用 。
          这种方法的基本程序是先根据运行经验 ,确定一组调节器参数 ,并将系统投入闭环运行,然后人为地加入阶跃扰动(如改变调节器的给定值) ,观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线 。若认为控制质量不满意 ,则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数 。这样反复试验 ,直到满意为止 。
          经验法简单可靠 ,但需要有一定现场运行经验 ,整定时易带有主观片面性 。当采用PID调节器时 ,有多个整定参数 ,反复试凑的次数增多 ,不易得到最佳整定参数 。
          下面以PID调节器为例 ,具体说明经验法的整定步骤 :
          A. 让调节器参数积分系数S0=0 ,实际微分系数k=0 ,控制系统投入闭环运行 ,由小到大改变比例系数S1,让扰动信号作阶跃变化 ,观察控制过程 ,直到获得满意的控制过程为止 。
          B. 取比例系数S1为当前的值乘以0.83 ,由小到大增加积分系数S0 ,同样让扰动信号作阶跃变化 ,直至求得满意的控制过程 。
          C. 积分系数S0保持不变 ,改变比例系数S1 ,观察控制过程有无改善 ,如有改善则继续调整 ,直到满意为止 。否则 ,将原比例系数S1增大一些,再调整积分系数S0 ,力求改善控制过程 。如此反复试凑 ,直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止 。
          D. 引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD ,此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0 。和前述步骤相同 ,微分时间的整定也需反复调整 ,直到控制过程满意为止 。

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