在比例调节器控制实验的基础上,待被调量平稳后,引入微分作用(D)。固定比例P值,改变微分时间常数D的大小,观察系统在阶跃输入作用下相应的动态响应曲线。 表四、不同D时的超调量和余差 D ess σp 大 中 小 9)比例积分微分(PID)调节器控制 (1)、在比例调节器控制实验的基础上,待被调量平稳后,引入积分(I)作用,使被调量回复到原设定值。减小P,并同时增大I,观察加扰动信号后的被调量的动态曲线,验证在PI调节器作用下,系统的余差为零。 (2)、在PI控制的基础上加上适量的微分作用“D”,然后再对系统加扰动(扰动幅值与前面的实验相同),比较所得的动态曲线与用PI控制时的不同处。 (3)、选择合适的P、I和D ,以获得一条较满意的动态曲线。 10)用临界比例度法整定PID调节器的参数 在实际应用中,PID调节器的参数常用下述实验的方法来确定,这种方法既简单又较实用,它的具体做法是: 给定量 + r (t) e 比例度1/P - 调节器 执行元件 被控过程 T 温度 温 度 传 感 器 图6-4、具有比例调节器的闭环系统 (1)、按图6-4所示接好实验系统,逐渐减小调节器的比例度(1/P),直到系统的被调量出现等幅振荡为止。如果响应曲线发散,则表示比例度(1/P)调得过小,应适当增大之,使曲线出现等幅振荡为止。 (2)、图6-5为被调量作 等幅振荡时的曲线。此时对 应的比例度(1/P)就是临界比例 , 0用δK表示;相应的振荡 t C(t)TK 图6-5、具有周期TK等幅振荡 周期就是临界振荡周期TK。 据此按下表确定PID调节器的参数。 表五、用临界比例度法整定调节器的参数 调节器参数 调节器名称 P PI PID δ Ti(S) Td (S) 2δK 2.2δK 1.6δK TK/1.2 0.5TK 0.125TK (3)、必须指出,表格中给出的参数仅是对调节器参数的一个初步整定。使用上述参数的调节器很可能使系统在阶跃信号作用下,达不到4:1的衰减振荡。因此若获得理想的动态过程,应在此基础上,对表中给出的参数稍作调整,并记下此时的δ、Ti和Td。 四、课后思考 1)、为什么缩小dF值时,能改善双位控制系统的性能?dF值过小有什么影响? 2)、为什么实际的双位控制特性与理想的双位控制特性有着明显的差异? 小结:
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