塑料低溫脆化試驗機PID調(diào)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(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口,?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機構(gòu)﹐加到被控系統(tǒng)上﹔控制系統(tǒng)的被控量﹐經(jīng)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(tǒng)﹐其傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的,。比如沖擊速度控制系統(tǒng)要采用加速度傳感器,。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器,。利用PID控制實現(xiàn)的沖擊速度,、溫度,、時間,、沖擊力，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC),，還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等,。 可編程控制器(PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連,，利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)其遠程控制功能,。
  1、開環(huán)控制系統(tǒng)
  開環(huán)控制系統(tǒng)(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(tǒng)中,，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。
  2,、閉環(huán)控制系統(tǒng)
  閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點是系統(tǒng)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(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋,，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反,，則稱為負(fù)反饋( Negative Feedback)，若極性相同,，則稱為正反饋,，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋,，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多,。比如人就是一個具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng),，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋,，人體系統(tǒng)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(huán)控制系統(tǒng),。
  3、階躍響應(yīng)
  階躍響應(yīng)是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時,，系統(tǒng)的輸出,。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進入穩(wěn)態(tài)后﹐系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差?？刂葡到y(tǒng)的性能可以用穩(wěn),、準(zhǔn)、快三個字來描述,。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability),，一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的,，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的﹔準(zhǔn)是指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-state error)描述,，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差﹔快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性,，通常用上升時間來定量描述。
  4,、PID控制的原理和特點
  在工程實際中,，應(yīng)用廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分,、微分控制,，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié),。PID控制器問世至今已有近70年歷史,，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好,、工作可靠,、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能*掌握,，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時,，控制理論的其它技術(shù)難以采用時,，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)方便,。即當(dāng)我們不*了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時,，用PID控制技術(shù),。PID控制,，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)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(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)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(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng),，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)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(wěn)態(tài)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(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)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(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn),。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）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(yīng)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(yù)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(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào),。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(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。
  5,、PID控制器的參數(shù)整定
  PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容,。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小,。PID控制器參數(shù)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(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù),。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改,。二是工程整定方法,，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)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(shù)的工程整定方法,，主要有臨界比例法、反應(yīng)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(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定,。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù),，都需要在實際運行中進行后調(diào)整與完善。現(xiàn)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(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作﹔(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié),，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩,，記下這時的比例放大系數(shù)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(shù)

3.PID控制器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中PID參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)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(shù)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(fù)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(yīng)加長

理想曲線兩個波,，前高后低4比1

一看二調(diào)多分析,，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低

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