主要內(nèi)容

1、主要內(nèi)容,常用調(diào)節(jié)規(guī)律可編程邏輯控制器（PLC）簡介比例積分微分（PID）控制改進的PID控制算法調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇 先進過程控制策略,常用調(diào)節(jié)規(guī)律,位式控制，即兩位式邏輯開或關(guān)（ON/OFF）控制； 比例(proportional)積分(integral)微分(derivative)控制，簡稱PID控制；模糊（Fuzzy）控制；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Neural Network）控制；專家系統(tǒng)等。,可編程邏輯控制器（PLC）簡

2、介,可編程邏輯控制器（programmable logic controller：PLC）是一種數(shù)字式的電子裝置，早期專用于順序邏輯和程序控制。使用可編程序的存儲器來存儲指令，實現(xiàn)邏輯運算、順序控制、計數(shù)、計時和算術(shù)運算等功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。,PLC特點,高可靠性和較強的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力；結(jié)構(gòu)緊湊；速度快；功能強；靈活通用；編程容易；維護方便。,PLC發(fā)展,采用高性能的處理器，在保證快速完成順序邏輯運

3、算的前提下，普遍增加：回路調(diào)節(jié)功能、代數(shù)運算功能、高速通訊網(wǎng)絡(luò)等。 當(dāng)今的PLC已成為一個集邏輯控制、調(diào)節(jié)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊和圖形監(jiān)視于一體的綜合自動化系統(tǒng)。,常用PLC,西門子（Siemens）S7-200/300/400、S5系列；歐姆龍（Omron）CS1、C200H、CPM系列；三菱FX系列；GE Fanuc系列等。,比例積分微分（PID）控制,過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律。計算機控制系統(tǒng)中首先采用的控制算式

4、。 實際運行經(jīng)驗及理論分析充分證明，這種控制規(guī)律在對相當(dāng)多的工業(yè)對象（一階、二階）進行控制時能夠得到較滿意的結(jié)果。,模擬的PID算式,u：輸出Kp：比例系數(shù)e：偏差Ti：積分時間常數(shù)Td：微分時間常數(shù),,比例帶（度）,反映比例控制器的比例控制作用強弱的一個參數(shù)。數(shù)值上比例度等于輸入偏差變化相對值與相應(yīng)的輸出變化相對值之比的百分?jǐn)?shù),,比例帶（度）,可以理解為使控制器的輸出變化滿刻度（也就是使控制閥從全關(guān)到全開或相反）時，相應(yīng)所

5、需的輸入偏差變化量占儀表測量范圍的百分?jǐn)?shù)。 比例度δ越大，表示比例控制作用越弱。 (δ =1/Kp ）減小比例度，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能變差，但可相應(yīng)地減小余差，提高靜態(tài)精度。,例題,一臺DDZ-Ⅲ型溫度比例控制器，測溫范圍為200～1200℃。當(dāng)溫度給定值由800℃變動到850℃，其輸出由12mA變化到16mA。試求該控制器的比例度及放大系數(shù)。,例題,根據(jù)比例度的定義： =20%,,,,差分的PID算式 （位置

6、式）,ek ：第k次采樣所獲得的偏差信號 △ ek ：本次和上次測量值偏差的差,,差分的PID算式 （增量式）,積分系數(shù) 微分系數(shù),,增量式控制算法特點,計算機只輸出增量，把累計工作交給執(zhí)行機構(gòu)承擔(dān)，誤動作小； 手動切換到自動時沖擊??； 算式中不需要累加運算，增量只與最近幾次采樣值有關(guān)。,改進的PID控制算法,積分分離的PID算法 在啟動階段或具有設(shè)定值大幅度變化的時刻，在短時間內(nèi)將存在很大的偏差，運算式

7、中的積分項取值很大；在消除偏差過程中，必然導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)較大的超調(diào)及長時間的振蕩，而且會產(chǎn)生嚴(yán)重的積分飽和現(xiàn)象，甚至損壞設(shè)備。,積分分離的PID算法,N——邏輯判斷系數(shù) N= 0 E（k）＞M ；N= 1 E（k）≤M 。M——預(yù)先設(shè)定的門限值。,,帶有死區(qū)的PID控制,只要測量值與給定值的差值在死區(qū)范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)器輸出無變化。 Y（k）= 0 當(dāng) 調(diào)節(jié)器輸出不變Y（k）= Y（k）當(dāng)

8、 調(diào)節(jié)器輸出變化,微分先行的PID算法,調(diào)節(jié)器采用PI規(guī)律，而將微分作用移到反饋回路上去；微分作用直接對被控量進行微分，對被控量的變化速度進行運算；在給定值變化頻繁的情況下，優(yōu)先選擇微分先行控制方案。,選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律,根據(jù)τo/To比值來選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律即當(dāng) 時，選用比例或比例積分控制規(guī)律；當(dāng) 時，選用比例積分或比例積分微分控制規(guī)律；當(dāng) 時，采用單回路控制系統(tǒng)往往已不能滿

9、足工藝要求，應(yīng)根據(jù)具體情況采用其他控制方式，如串級、前饋、采樣等控制方式。,P、I、D控制規(guī)律的特點,比例控制規(guī)律（P）：能較快地克服擾動的影響，使系統(tǒng)穩(wěn)定下來，但有余差；比例積分控制規(guī)律（PI）：應(yīng)用最廣泛； 比例微分控制規(guī)律（PD）：對改善系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)，有顯著的效果。不適用于純滯后較大，測量信號有噪聲或周期性擾動的系統(tǒng)； 比例積分微分控制規(guī)律（PID）：是一種理想的控制規(guī)律，但參數(shù)整定困難。,先進過程控制策略,目前配置在

10、過程控制計算機中的先進控制策略及相應(yīng)軟件主要有：多變量預(yù)測控制自適應(yīng)控制（包括自適應(yīng)PID控制）模糊控制及故障診斷神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等。采用先進控制可以克服由于系統(tǒng)本身的時變性、非線性和外擾的隨機性等帶來的問題。,多變量模型預(yù)測控制,80年代初逐漸發(fā)展成為一項成熟的控制技術(shù)。其基本原理是利用一個過程動態(tài)模型（脈沖響應(yīng)模型或ARMA模型）和可測量的信息來預(yù)測將來的過程行為，再利用滾動優(yōu)化的方法，使預(yù)測過程的響應(yīng)和設(shè)計希望的響應(yīng)差別為最

11、小。模型預(yù)測控制還能處理過程變量有不等式約束的情況，如當(dāng)傳感器和調(diào)節(jié)器失效時，可以通過改變相應(yīng)的不等式約束來解決。近年來一些商品化軟件產(chǎn)品已大量應(yīng)用于石化和化工過程。,自適應(yīng)控制,70年代初，已在熱工、化工對象上應(yīng)用成功。利用在線最小二乘辨識律和最小方差控制律的自校正調(diào)節(jié)器，自校正PID調(diào)節(jié)器在國外都有商品化軟件。一種更簡單實用的自整定器（Auto-tuner）已配置在DCS中。它根據(jù)對象的特性自動給出PID參數(shù)，這種自整定在正

12、常工作過程中仍以固定參數(shù)PID調(diào)節(jié)器的形式工作，不進行在線參數(shù)辨識和修改控制。,模糊控制,仿照人工操作思維程序工作。首先把測量輸出的精確量模糊化，變?yōu)槟：Z言變量，由模糊規(guī)則進行模糊決策，再把模糊決策量清晰化轉(zhuǎn)變成精確量進行控制。與傳統(tǒng)控制方法相比，模糊控制無需建立數(shù)學(xué)模型，被控對象的特性和參數(shù)變化對控制質(zhì)量的影響較小，對于非線性和大時滯對象采用模糊控制的效果要比PID效果好。目前國內(nèi)外已有商品化軟件。,人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),模仿人類腦