在自動控制中選擇什么控制規律,是與被控對象的放大系數K(又稱為靜態特性)、時間常數T、滯后時間τ(又稱為動態特性)特性有關。就是說要看被控對象是不是容易控制?控制起來是否遲鈍?昌暉儀表建議大家根據被控對象的放大系數K、時間常數T和滯后時間τ這些特性來選擇PID調節器和控制方案。而且對測量元件及變送、執行機構的特性亦可用上述的三個特性參數來表示。
1、對于壓力對象,大多是單容的,其時間常數不算太大、反應比較快,控制起來較容易,一般不用微分作用;相反當因壓力對象太靈敏而產生振蕩時、則可用反微分作用來將參數控制得平穩些。
2、對于流量對象,其大多是一段管道,容量很小、反應迅速;在生產中有的被控對象是流量,但實際被控參數是壓力,如泵和空壓機等。
3、對于液位對象,實質是由于物料流入與流出量不相等,即物料不平衡,通過控制來解決物料平衡問題。其變化較快、滯后較小,而時間常數與液位面積有關。
4、對于溫度對象,其時間常數大,滯后現象嚴重(滯后與熱量傳遞的過程有關)。
5、對于成分分析,其取樣、轉換過程反應較慢,反應滯后
以上五種控制系統中,各對象的特性大致如下:
1、壓力對象 τ不大,T也不大;
2、流量對象 τ與T都較小,約數秒至數十秒;
3、液位對象 τ很小,T稍大;
4、溫度對象 τ與T都較大,約為數分鐘至數十分鐘;
5、成分對象 τ與T都較大。
微分作用主要是用來克服被控對象的滯后。常用于容量滯后較大,純滯后不太大但又不允許有余差的對象,如溫度控制系統等場合。對于滯后大的系統,除采用微分作用外,在設計控制系統時還要注意到測量和傳送的滯后問題,如溫度測量元件的選擇和安裝位置;氣動調節閥門的氣動管線內徑和長度;成分分析的轉換和采樣滯后等。
為了認識微分作用,先來看看手動操作過程,假設有一工藝參數在變化,操作工發現這個參數上升較快,估計很快就會有比較大的偏差,這時,操作工就會多開大閥門來克服這個預期的偏差了這種估計及提前開大閥門的超前行為,就是微分動作。微分作用就是模仿了操作工的這一操作,因此有人又稱微分作用為“超前調節”。
微分作用的輸出變化與微分時間和偏差變化的速度成比例,而與偏差的大小無關,偏差變化的速度越大,微分時間越長,則微分作用的輸出變化越大。但要看到,微分作用主要是用來克服被控對象的慣性滯后和容量滯后,但不能克服純滯后。
單純的微分器具有比例和微分兩個作用,且比例度恒定不變,這是無法用于生產實際的,因為比例作用的大小對控制質量的影響很大,要求比例度是可改變的,因此微分作用通常都是與比例、積分作用合用,組成比例積分微分(PID)三作用調節器。
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