
溫度控制系統首先要組成系統整體高精度的控溫系統,并分析溫度對象的特點和控溫影響因素,結合工況整定最佳PID控制參數,才能達到精確控制的目的。
1、先認識溫度對象的特點
實踐證明溫度對象的特點是時間常數大,滯后現象嚴重。反映在控制系統上,就是被控溫度的變化滯后于溫控器的輸出。因為熱量的傳遞是需要一定時間的,溫度上升的快慢與熱容量的大小有關,溫度上升與下降和時間的關系是一個指數曲線關系。而產生滯后則與熱量的傳遞過程有關,測溫元件也有一定的慣性,這些都會產生滯后現象。由于上述兩個特點,就給溫度控制系統帶來一些困難,因此要采取一定的措施來克服滯后現象。
2、進行溫控器PID參數整定
當溫度自動控制系統組成后,對象各通道的靜態、動態特性就很難改變了,因此控制過程就取決于PID參數了。PID參數整定就是針對特定的控制回路,求取保證控制過程最好的參數值。由于PID控制算法的變化層出不窮,當自整定或修改溫控器的參數時,首先要確定這臺PID溫控器的控制算法類型。
對于PID參數整定,主要有經驗法、臨界比例度法、衰減曲線法、自整定等。經驗法提供了溫度控制時的參數湊試范圍,即比例度δ為20%-60%,積分時間TI為3-10min,微分時間TD為0.5-3min。整定時把δ放至50%左右,TI調至6min,TD放至0。調整時先減小δ看變化曲線,再把TI從大往小調,看曲線的變化再進行調整,基本差不多了再加TD。
衡量一個PID控制系統質量的好壞,主要是看在外界干擾產生后,被控量偏離給定值的情況,假如偏離了以后能很快平穩地回復到給定值,就認為是好的。溫度控制系統要求控制無超調、無欠調,經典PID算法在大滯后溫度控制中難以獲得理想效果,市場上占有率高的溫控器品牌其產品無一例外都有其獨到的控制算法。
3、溫度控制系統還應重視以下幾點
要想精確控制好溫度,除做好PID參數的整定工作外,影響精確控制溫度的因素還有很多。應注意以下幾點:
①溫度系統的控制精度與組成該系統各環節的誤差有很大關系,只要知道了測溫元件、溫度變送器、顯示儀表、調節儀表、控制系統板卡的精度(或最大允許誤差),是可以用方和根方法來計算控制系統精度的。如果要達到精確控制溫度的目的,在系統設計、選型時就要綜合考慮選擇精度較高的儀表。在實際應用中,組成系統的各環節、各儀表的誤差可能是同方向,也可能是反方向,在同一系統中所有儀表出現同向誤差的可能性極小,故系統的誤差比理論計算的要小些。當溫控器的測量、給定精度校好后,其他誤差對系統影響不是太大,即對閉環控制主回路的影響不大,這也是閉環負反饋的優點。
②不能片面追求儀表的精度,如果工藝允許,適當改變測量儀表及溫控器的量程范圍,也是一種提高控制精度的手段。如溫度變送器量程的選擇,可直接影響到系統的控制精度和顯示的分辨率。
③對溫控器的性能要求是,當測量值等于給定值時,控制器的輸出應該能穩定在任一輸出值上,溫控器的這種性能稱為控制點。溫控器的輸出穩定在任一值時,測量值與給定值之差就叫控制點偏差,控制點偏差就是調節精度。溫控器積分增益的大小決定著調節精度的高低,而溫控器的開環放大倍數又決定著積分增益的大小。要提高調節精度,就要認真做好溫控器的校驗工作。
④PID工程整定的主要依據是4:1衰減比和各種不同的附加條件。在整定中如果只按衰減比進行整定,是可以得到許多對積分與放大倍數相配合的數值,它們都能滿足4:1的衰減比,只有增加另一個附加條件時,才能從許多對數值中選出一對適合的值,這一對適合的值常稱為“最佳整定值”,但不能理解成一組最好的數據,因為對于不同的控制系統,最佳的必要條件不一定相同。要具體問題作具體分析。如有兩個溫度控制系統,一個系統的要求是溫度穩定、其偏差不能太大,而另一個系統則要求被控制溫度的數值恒定,對于這兩個系統一般的整定方法是可以滿足前者要求的,但用相同的整定方法,不一定能得到滿足后者要求的數據。因此在要求較高時,對溫度控制系統的設計、組合、及PID參數整定都應引起足夠的重視,否則很難達到預期的效果。
能熟練進行PID參數整定,將溫度控制系統投自動,這代表著工程技術人員的自動化技能水平,但很多人并未真正掌握PID控制和PID參數整定,習慣于依賴溫控器的自整定功能完成參數整定,但在串級溫度控制等復雜過程控制時就束手無策。在本站“溫控器”產品頁面免費分享白志剛工程師編著的《自動調節系統解析與PID整定》一書,書中內容沒有高深的理論公式,全是實戰干貨,理解了此書內容真諦,高中學歷的儀表人也能整定PID參數,將PID控制弄透徹!對您有幫助,還是免費的,趕快去產品頁面“溫控器”免費領取這本書!
