Category: 赛事活动

任务 初赛的练习工程二需要控制产物的温度，但由于系统的滞后性，最初搭建的单回路系统只能使温度上下跃动。 今天通过资料查阅，形成了一套整定PID参数的方案，并得到实验证实。 过程 得到系统参数 根据知乎提问：网上许多资料都是直接给出被控对象的模型的，而我需要自己去确定一阶纯滞后对象的滞后时间和系统时间常数。请问怎么做？ 解答者提供思路如下： 用阶跃响应测出飞升曲线，用飞升曲线找出惯性时间常数和纯滞后时间常数，建模 标准poor 于是搜索飞升曲线法，找到资料：相关分析法和参数估计。该PPT中具有详细步骤，属于实验建模中的时域法建模。 向控制系统施加阶跃信号，观察阶跃响应曲线 判定是否有纯滞后 根据相应计算方法得出K、τ与T 应用计算公式 同样是资料大延迟过程的PID参数整定中提供的计算公式，可以快速算出适宜的PID参数

任务 进行第三种控制系统的学习，主要是对二者关系进行限定 要点 有之前的基础后，这个比值系统没有独特的地方，只是一个被控对象的设定值按照另外一个变量的相应比例进行变化。 在实际工程中，多见的情况是控制两种物质的流量。 实例 两条回路都是闭环控制，对FI102的控制可视为通过控制FV102的单回路控制，而FI102的当前数据通过乘法器提供相应比例，传送做为FI103的给定值。 Process Value：当前值 Output Value:：输出值 Set Point：给定值 运行到合适的时机，将控制器FIC103投串级，便意味着工作的设定值由外部输入。 此外，本工程要求得出一定物质的量浓度的甲醇，因此需要根据公式求出水与甲醇的比例。

任务 继基础的单回路控制后，进行第二种控制方案的学习。 知识 两个回路：主回路与副回路 引入副回路的作用 改善被控对象的特性 通过推导传递函数可见： 副回路的存在使得原来被控对象的放大倍数、时间常数都变小了，有利于控制。 提高抗干扰性能 干扰在影响主回路前，在副回路中被消化。 提升自适应能力 在单回路控制系统中，控制器参数是根据具体的被控对象特性整定得到的。一定的控制器参数只能适应于一定的被控对象特性。如果生产过程负荷变化，进而导致被控对象特性发生变化时，原先整定的控制器参数就不再能适应。这时如不及时修改控制器参数，控制质量就会降低。这是单回路控制系统难于克服的矛盾。 当采用串级控制时，主环是一个定值系统，而副环却是个随动系统。主控制器能够根据操作条件和负荷的变化(从主被控变量变化中体现出来)，不断修改副控制器的给定值，以适应操作条件和负荷变化的情况。如果被控对象有非线性特性存在，那么可以把它设计在副回路之中，当操作条件或负荷发生变化时，虽然副回路的衰减比会发生一些变化，稳定裕度会降低一些，但是它对主回路的稳定性影响却很小。 系统设计 串级控制系统副回路设计 (1)使系统中的主要干扰包含在副环内。 由于串级系统的副回路具有动作速度快、抗干扰能力强的特点，如果在设计中把对主变量影响最严重、变化最剧烈、最频繁的干扰包含在副环内，就可以充分利用副环快速抗干扰性能，将干扰的影响抑制在最低限度。这样，干扰对主被控变量的影响就会大大减小，从而使控制质量获得提高。 (2)在可能情况下，应使副环包含更多一些干扰。 (3)当被控对象具有非线性环节时，在设计时应使非线性环节处于副环之中。 (4)当被控对象具有较大纯滞后时，应使所设计的副回路尽量少包括或不包括纯滞后。 (5)副回路设计应考虑到主、副被控对象时间常数的匹配，以防“共振”发生。 (6)需考虑到方案经济性和工艺的合理性。 控制器控制规律的选择 一般情况下，副控制器可选P作用；主控制器选PI，或PID。 主、副控制器正、反作用的选择 主、副控制器正、反作用的确定顺序应遵循先副后主的原则。 实验 加入扰动：通过点击最左侧的几何图块以改变出口管线（FV107所在管线）的输入压力参数值，向系统引入扰动。 手动与自动/内给定是什么 手动就是你通过键盘输出阀门开度，你想要它开多少你就输多少；自动就是通过程序中阀门控制块的PID调节输出，达到你要求设定的条件（比如要达到你设定的流量），这是指阀门的手，自动。如果你指的是电机的手、自动，手动就是指你通过控制启动面板来开启或停止电机马达，自动是指你该设备在某个启动组里，你通过组启动来启动或停止多台设备。 内给定是指通过流程图上阀门控制面板，手工输入的给定值。外给定是指在阀门控制块的外部管脚所连接的数值，就跟阀门反馈值接到你的阀门控制块上。你无法通过画面上面板输入给定值！手动就是你通过键盘输出阀门开度，你想要它开多少你就输多少；自动就是通过程序中阀门控制块的PID调节输出，达到你要求设定的条件（比如要达到你设定的流量），这是指阀门的手，自动。如果你指的是电机的手、自动，手动就是指你通过控制启动面板来开启或停止电机马达，自动是指你该设备在某个启动组里，你通过组启动来启动或停止多台设备。 内给定是指通过流程图上阀门控制面板，手工输入的给定值。外给定是指在阀门控制块的外部管脚所连接的数值，就跟阀门反馈值接到你的阀门控制块上。你无法通过画面上面板输入给定值！

任务 当前面完成了基本概念的学习，下面开始结合练习工程进行实操。 概念 一个被控对象，一个被控参数 一个调节器，一个控制参数 其他对被控对象的被控参数产生影响的参数都是干扰！ 整定方法 理论计算整定 ：根轨迹法、频率特性法。需要已知过程的数学模型，更常使用的是未知数学模型也可通过实验整定的工程方法。 临界比例度法 在系统闭环情况下，将控制器的积分时间Ti放到最大，微分时间TD放置为0，比例KC放于适当数值。然后使KC由大往小逐步改变，并且每改变一次KC值时，改变给定值给系统施加一阶跃干扰，同时观察被控变量y的变化情况。 若y的过渡过程呈衰减振荡，则继续减小KC值，若y的过渡过程呈发散振荡，则应增大KC值，直到调至某一KC值，过渡过程出现不衰减的等幅振荡为止。这时过渡过程称之为临界振荡过程。出现临界振荡过程的比例KC称为临界比例度，临界振荡的周期Tk则称临界周期。 4:1衰减振荡法 在系统闭环情况下，将控制器积分时间Ti放在最大，微分时间TD放置为0 ，比例KC放于适当数值，然后使KC由大往小逐渐改变，并在每改变一次KC值时，通过改变给定值给系统施加一阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。 如果衰减比大于4：1， KC应继续减小，当衰减比小于4：1时KC应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。4：1衰减振荡时的比例KC及振荡周期了Ts。

积分控制规律主要用于消除余差；
微分控制规律主要用于改善动态特性；
比例控制规律为调节器的主体；