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
。