通道特性对控制质量的影响

一般希望控制通道克服扰动的能力要强,动态响应应比扰动通道快
放大倍数时间常数滞后时间

一、干扰通道特性对控制质量的影响

扰动通道:干扰经过环节越多,滤波越多,对系统的影响越小,滤波,Tf 越大,滤波效果越好,控制品质越好(应该使得扰动点远离被控量

Y(s)F(s)=KfTfs+1eτfs1+Gc(s)Go(s)

放大倍数越大,系统的余差越大、控制质量越差

时间常数 Tf 的影响:系统的超调量随 Tf 的增大而减少, Tf 变大或个数增多,均对干扰起到了一种滤波作用,干扰对被控变量的影响越小,控制质量得到越高

纯滞后时间 τf 容量滞后会使干扰信号变得缓和一些,对克服干扰有利, 对控制质量没有影响,只是推迟了纯滞后时间。

在系统设计时,应使扰动作用点位置远离被控量

二、控制通道特性对控制质量的影响

控制通道:选择可控性良好的变量作为操纵量,克服扰动能力要强,动态响应应比扰动通道快

在选择控制参数时:时间常数小、反应灵敏、纯时延小(尽量不要延迟)的通道作为控制通道。
例如选择优先度:

13s+1es<15s+1<13s+1

放大倍数越大,系统的余差越小KcKo 越大越好。

时间常数 T0 越大,系统的工作频率越低,控制速度越慢,控制质量变差。
时间常数越大:使控制作用变弱,控制质量变坏。合理选择执行器位置;采用前馈或复杂控制。
时间常数越小:控制作用增强,但系统容易振荡。

纯滞后时间,影响较大:带来控制的不及时,动态偏差增大,系统稳定性降低,控制质量变差。(引入微分作用可有效克服。)

动态特性的影响

最大增益、临界频率,可控性指标
产生临界振荡:

三、一般原则

选择过程控制通道的放大系数要适当大一些;时间常数要适当小一些;纯时延愈小愈好,在有纯时延的情况下,τT0 之比应小一些(小于1),若其比值过大,则不利于控制。

选择过程扰动通道的放大系数要尽可能小;时间常数要大;扰动引入系统的位置要远离控制过程(即靠近调节阀);容量时延愈大,则有利于控制。

在选择控制通道时,使广义过程特性中的几个时间常数数值错开,减小中间的时间常数,可提高系统的工作频率减小过渡过程时间和最大偏差等,以提高可控性指标,改善控制质量。

广义过程(包括调节阀和测量变送器)由几个一阶环节组成,在选择控制参数时,应尽量设法把几个时间常数错开,使其中一个时间常数比其他时间常数大得多,同时注意减小第二、第三个时间常数。

四、控制器特性对控制质量的影响

详见:模拟式PID控制器

偏差 = 测量值 - 给定值 ε=xixSε>0 为正偏差,ε<0 为负偏差
输出信号变化量 Δyε>0Δy>0 为正作用控制器,ε<0Δy>0 为反作用控制器

P

比例度 δ 表示比例作用的强弱:比例度越小,比例作用越强。 K=1δ

I

积分时间越短,积分速度越快、积分作用越强

D

微分时间越长,微分作用越强