过程控制工程课件-03-数字控制.ppt

数据处理 数据有效性检查 测量变送器失灵或故障会产生无效数据 信号补偿 有些信号需要进行补偿，如热电偶需要进行冷端温度补偿 线性化处理 有些信号与真实的物理量不是成线性关系，如差压变送器输出信号与真实的流量信号是开方关系，热电偶的热电势与所测温度之间也是非线性关系 数字PID的实现 数字控制的效果 为何采用数字控制 可实现高级控制算法 可对过程进行监视 可实现过程优化 可实现诊断 单回路PID控制系统小结 介绍了简单过程的机理建模方法； 讨论了调节阀“气开/气关”形式与流量特性的选择问题； 讲述了“广义对象”及其 动态特性测试方法； 介绍了单回路控制器“正反作用”的选择原则； 详细分析了单回路PID参数整定方法； 介绍了PID控制器的“防积分饱和” 技术和手自动切换方法。 介绍了数字PID * * * * * 微分先行：改变设定值跳变引起的微分作用 * 上次课程回顾 单回路控制器“正反作用”的选择原则； 单回路控制系统的常用性能指标； PID控制律与控制性能的关系 PID控制律的选取原则 单回路PID控制器的参数整定方法 了解PID参数的自整定方法 课堂提问1 控制变量？被控变量？可能的干扰？ 广义对象的输入和输出 调节阀的气开/气关特性 控制器的正反作用 PID的算式 课堂提问2 采用纯比例控制，Kc增加时系统的稳定性会怎样？稳定的情况下余差会怎样？ 采用PI控制，Ti调小时为保持系统稳定性，比例度应该怎样变化？ 加入微分作用时应当注意什么问题？ 课堂提问3 问题： P or PI or PID？ 参数整定？ 课堂提问4 可以吗？ 积分饱和现象 如何防积分饱和 课堂提问5 为什么要实现无扰动切换？ 如何实现Auto到Man的无扰动切换？ 如何实现Man到Auto的无扰动切换？ 数字PID控制 于玲 浙江大学控制系 2011/03/15 数字PID控制 如何实现数字PID控制？ 数字PID的主要组成 下面来看看各个组成部分 信号采集 —— 采样速率 发生了什么？ 连续信号 采样速度应多快？ 快速采样 慢速采样 信号采集 —— 采样速率 连续信号 发生了什么？失真 慢速采样 失真：当采样速率与信号的 变化相比太慢会造成失真。 Shannon定理：采样频率必须 大于等于信号最高频率的两倍。 信号采集 —— 信号保持 保持会改变动态吗？ 连续信号 零阶保持后的信号 在执行控制期间信号保持为上次采样的值 信号采集 —— 信号保持 连续信号 保持后的近似连续信号 与原始信号有约半个采样周期的纯滞后 A/D转换 硬件实现 0～2N－1 测量值 软件实现 课堂练习：A/D转换 温度变送器的量程为50～150℃，输出为4～20mA。 假设采用12位的A/D，当采样值为100000000000b时， 实际的测量值是多少？ ℃ 滤波 信号？ 噪声？ 噪声：测量中不可再现的部分称为噪声。 很难得到如此明确地区分！ 滤波 模拟滤波电路(RC) 程序判断滤波 中值滤波 递推平均滤波 加权递推平均滤波 一阶滞后滤波 如何实现？ 数字滤波 程序判断滤波 中值滤波 递推平均滤波 加权递推平均滤波 一阶滞后滤波 连续三次采样的中间值作为有效信号 数字PID 数字PID中对应的各项应为怎样呢？ 数字PID —— 比例作用 比例 数字PID —— 积分作用 积分 Ts是控制周期 数字PID —— 微分作用 微分 数字PID —— 位置式 数字PID，位置式计算到终端执行器的输出 将三种作用汇集起来 数字PID —— 增量式 增量式计算到达终端执行器的变化量 有什么好处？ 位置式和增量式的比较 位置式需由外部引入初始阀位值，增量式不需要 位置式需防积分饱和，增量式不会产生积分饱和 只有存在偏差时，增量式才会有输出 增量式容易实现从手动到自动的切换 PID改进方法 —— 不完全微分 PID改进方法 —— 其它 微分先行 积分分离 不灵敏区 数字控制的效果 改变控制周期会如何？ 连续控制时 控制参数为：