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塑料低溫脆化試驗機PID調試技巧

來源:上海祥微試驗設備有限公司   2020年03月16日 09:41  

塑料低溫脆化試驗機PID調試技巧

s塑料低溫脆化試驗機PID控制簡介

塑料低溫脆性測定儀是由一個控制系統包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執行機構﹑輸入輸出接口。控制器的輸出經過輸出接口﹑執行機構﹐加到被控系統上﹔控制系統的被控量﹐經過傳感器﹐變送器﹐通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統﹐其傳感器﹑變送器﹑執行機構是不一樣的。比如沖擊速度控制系統要采用加速度傳感器。電加熱控制系統的傳感器是溫度傳感器。利用PID控制實現的沖擊速度、溫度、時間、沖擊力,能實現PID控制功能的可編程控制器(PLC),還有可實現PID控制的PC系統等等。 可編程控制器(PLC) 是利用其閉環控制模塊來實現PID控制,而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連,利用網絡來實現其遠程控制功能。
  1、開環控制系統
  開環控制系統(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統中,不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環回路。
  2、閉環控制系統
  閉環控制系統(closed-loop control system)的特點是系統被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出,形成一個或多個閉環。閉環控制系統有正反饋和負反饋,若反饋信號與系統給定值信號相反,則稱為負反饋( Negative Feedback),若極性相同,則稱為正反饋,一般閉環控制系統均采用負反饋,又稱負反饋控制系統。閉環控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環控制系統,眼睛便是傳感器,充當反饋,人體系統能通過不斷的修正后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛,就沒有了反饋回路,也就成了一個開環控制系統。
  3、階躍響應
  階躍響應是指將一個階躍輸入(step function)加到系統上時,系統的輸出。穩態誤差是指系統的響應進入穩態后﹐系統的期望輸出與實際輸出之差。控制系統的性能可以用穩、準、快三個字來描述。穩是指系統的穩定性(stability),一個系統要能正常工作,首先必須是穩定的,從階躍響應上看應該是收斂的﹔準是指控制系統的準確性、控制精度,通常用穩態誤差來(Steady-state error)描述,它表示系統輸出穩態值與期望值之差﹔快是指控制系統響應的快速性,通常用上升時間來定量描述。
  4PID控制的原理和特點
  在工程實際中,應用廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制,簡稱PID控制,又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史,它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能*掌握,或得不到精確的數學模型時,控制理論的其它技術難以采用時,系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定,這時應用PID控制技術方便。即當我們不*了解一個系統和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時,用PID控制技術。PID控制,實際中也有PIPD控制。PID控制器就是根據系統的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
  比例(P)控制
  比例控制是一種簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差(Steady-state error)。
  積分(I)控制
  在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統,如果在進入穩態后存在穩態誤差,則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統(System with Steady-state Error)。為了消除穩態誤差,在控制器中必須引入積分項。積分項對誤差取決于時間的積分,隨著時間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小,直到等于零。因此,比例+積分(PI)控制器,可以使系統在進入穩態后無穩態誤差。
  微分(D)控制
  在微分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成正比關系。 自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由于存在有較大慣性組件(環節)或有滯后(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化超前,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。這就是說,在控制器中僅引入比例項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是微分項,它能預測誤差變化的趨勢,這樣,具有比例+微分的控制器,就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯后的被控對象,比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。
  5PID控制器的參數整定
  PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多,概括起來有兩大類:一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型,經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用,還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法,它主要依賴工程經驗,直接在控制系統的試驗中進行,且方法簡單、易于掌握,在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數的工程整定方法,主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點,其共同點都是通過試驗,然后按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數,都需要在實際運行中進行后調整與完善。現在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下:(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作﹔(2)僅加入比例控制環節,直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩,記下這時的比例放大系數和臨界振蕩周期﹔(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數

3.PID控制器參數的工程整定,各種調節系統中PID參數經驗數據以下可參照:

溫度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s

壓力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

4. PID常用口訣:

參數整定找,從小到大順序查

先是比例后積分,后再把微分加

曲線振蕩很頻繁,比例度盤要放大

曲線漂浮繞大灣,比例度盤往小扳

曲線偏離回復慢,積分時間往下降

曲線波動周期長,積分時間再加長

曲線振蕩頻率快,先把微分降下來

動差大來波動慢。微分時間應加長

理想曲線兩個波,前高后低41

一看二調多分析,調節質量不會低

總之,在塑料低溫脆化試驗機調試工作中,首先應弄懂儀器儀表的基本原理,并掌握有關電子方面的知識和技能,而且應備好所有儀器儀表的說明書、圖紙等技術資料,另外應養成一種良好的工作素質,從而在儀器儀表的維修工作中提高效率,減少失誤

 

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