Рекомендации по настройке коэффициентов ПИД – закона

Установите период оборота диаграммы 1 ч, максимум 2 ч. Это нужно, чтобы снять точно кривую разгона вашего объекта.

Чтобы не перегреть объект во время эксперимента, назначьте задание на 30% меньше нужной температуры. Если перегрев объекта не опасен, то задание назначьте равной нужной температуре, т.е. задайте реальное задание.

Включите ваш закон регулирования (ПИД-S) с параметрами объекта: Т₀=5, К₀=0.05, Тz=0. Эти параметры определяют быстродействие регулятора (период регулирования), которое зависит от соотношения Т₀/К₀. Чем больше это соотношение, тем более инерционный объект и, соответственно, ниже быстродействие регулятора, а значит меньше частота обновления управляющего сигнала на выходе регулятора. Самое главное условие качественного регулирования, чтобы быстродействие регулятора было выше, чем быстродействие объекта регулирования.

За качество регулирования отвечают коэффициенты регулятора: Кп, Ки, Кд. Установите следующие значения: Кп=70, Ки = 1.0, Кд=0 и минимальное значение длительности импульса от 1.5 до 2 с (чем меньше длительность импульса, тем точнее регулирование).

Параметр Тиу (время перемещения исполнительного механизма) выбирается, исходя из времени Тmax, необходимого для полного открытия заслонки (клапана). Обычно Тиу = Tmax/4.

Включите регулятор. Запишите температурную кривую выхода на режим регулирования. У Вас получится график (рисунок Г2) типа 2 или 1 (это в лучшем случае).

Рисунок Г2 – Температурная кривая выхода на режим регулирования

(задание T_SP = 70°С)

Измерьте максимальный размах колебаний δ T при выходе температуры на установившийся режим. Например, на рисунке Г2 этот размах δ T = 9 °С.

Когда колебания установятся, измерьте период колебаний τ (время между соседними минимальными значениями температуры). Например, на рисунке Г2 это время обозначено двойной стрелкой и равно τ ≈ 600 с.

Теперь подкорректируйте параметры регулятора. Уменьшите параметр K_П на величину δ T, есливыброс превышает технологические нормы. При уменьшении Кп необходимо помнить, что при этом уменьшится крутизна характеристики, а значит, увеличится время выхода на задание. Параметр K_И примите равным K_П /τ, а параметр K_Д пока оставьте равным 0.

Запишите кривую выхода температуры на режим регулирования и снова подкорректируйте ПИД-параметры, если это необходимо:

- если кривая похожа на график 1 (рисунок Г3), то выбранные значения параметров оптимальны, воспользуйтесь ими;

Рисунок Г3

- если на переходной кривой отчетливо видны переходные затухающие колебания с иным периодом, чем это было ранее, то вычислите K_И= K_П /τ_н с новым периодом колебаний, равным периоду колебаний на графике;

- если наблюдается заметный перегрев при выходе на уставку, то снова уменьшите K_П на величину перегрева.

Дифференциальная составляющая Кд способствует сглаживанию резких колебаний температуры относительно задания. В первом приближении можно рекомендовать выбор значения Кд равным K_И /0.2.

Качество ПИД-регулирования зависит от удачного выбора всех трех коэффициентов: Кп, Ки, Кд. При неудачном выборе можно получить процесс с колебаниями и перегревом, или процесс выхода на задание может быть слишком длительным.

На рисунке Г3 (кривая 2) видно, что Кп очень велико, а Кд=0 или очень мал. Отбрасывание параметра Кд приводит к перегреву объекта и затягиванию времени выхода на задание.

Кривая 3 (рисунок Г3) показывает, что с помощью уменьшения Кп можно исключить перегрев и уменьшить переходные колебания, если не хочется использовать дифференциальную составляющую (Кд=0). Кривая 3 (как и кривая 1) может быть названа оптимальной. Некоторое увеличение времени выхода на задание – вот плата за отказ от Кд. Однако ситуация может ухудшиться при динамическом тепловом воздействии на систему. Ведь дифференциальная составляющая фактически отключена. Поэтому не стоит отказываться от Кд.

Обычно, при переносе прибора на другой объект или в случае существенного изменения тепловых характеристик объекта процедуру настройки ПИД – коэффициентов необходимо проводить заново.

Приведенные на рисунке Г4 диаграммы позволяют выявить возможные ошибки при настройке ПИД-регулятора, а также дают рекомендации по их устранению.

Параметр K_Д слишком мал, а Параметр K_Д слишком велик, а

K_И слишком велик K_И слишком мал

Параметр K_П слишком велик Параметр K_П слишком мал

Оптимальная регулировка

Рисунок Г4 – Диаграммы при настройке ПИД-регулятора

Поиск по сайту: