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关于洁净室空调自控PID参数整定之经验

时间:2016年06月01日 11:14   阅读:5056次   字体:[小] [中] [大]

      空调自控系统是智能建筑集成系统的重要组成部分,空调自控设备是智能建筑物中重要的自控设备,智能建筑空调自控主要包括建筑物内的空调机组控制、新风机组控制、变风量末端(VAV)控制等。它们在楼宇自动化系统的监控和管理下,使建筑物内的温、湿度达到预期的目标,同时以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常工作,以求取得最低的运行成本和最高的经济效益。而自控系统中PID参数的设定直接决定系统的运行性能,下面是结合我公司多年空调控制PID设定的一些经验分享。
      PID参数的整定
      1、可以在软件中进行自动整定;
      2、自动整定的PID参数可能对于系统来说不是最好的,那就需要手动凭经验进行整定。P参数过小,达到动态平衡的时间就会太长;P参数过大,就容易产生超调。
       PID功能块在梯形图(程序)中应当注意的问题:
      1、最好采用PID向导生成PID功能块;
      2、一个最简单,也是最容易被人忽视的问题是:PID功能块的使能控制只能采用SM0.0或任何1个存储器的常开触点并联该存储器的常闭触点即永不断开的触点!
       曾经工程调试中遇到过这样的问题:PID功能块有时动作正常,有时动作不正常,且不正常时PID功能块均没问题(PID参数正确、使能正确),但没有输出。最后查了好久,突然意识到这可能是使能的问题,于是便在使能端串联了启动/停止控制的保持继电器,将其它改为SM0.0以后,结果一切正常!
       PID功能块有时动作正常,有时动作不正常的原因:在灌入程序后保持继电器处于动作状态下才不会出现问题,一旦停止设备就会出现问题——PID功能块使能一旦断开,工作就不会正常!
      PID参数整定的一般方法:
      PID的参数整定是控制系统设计的核心内容。它根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接使用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点是通过试验,然后按照工程经验、公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
      PID参数的设定:是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值     曲线,从而调整P\I\D的大小。比例I/微分D=2,具体值可根据仪表定,再调整比例带P,P过头,到达稳定的时间长,P太短,会震荡,永远也达不到设定要求。
      PID参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据可参照以下数据:
      温度T:P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s;
      压力P: P=30~70%,T=24~180s;
      液位L: P=20~80%,T=60~300s;
      流量L: P=40~100%,T=6~60s。
      书上的常用口诀:
      参数整定找最佳,从小到大顺序查;先是比例后积分,最后再把微分加;曲线振荡很频繁,比例度盘要放大;曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳;曲线偏离回复慢,积分时间往下降;曲线波动周期长,积分时间再加长;曲线振荡频率快,先把微分降下来;动差大来波动慢,微分时间应加长;理想曲线两个波,前高后低4比1;一看二调多分析,调节质量不会低。
      据空调自控系统实际运行看,认为PID参数的设置的大小,一方面是要根据控制对象的具体情况而定;另一方面是经验。P是解决幅值震荡,P大了会出现幅值震荡的幅度大,但震荡频率小,系统达到稳定时间长;I是解决动作响应的速度快慢的,I大了响应速度慢,反之则快;D是消除静态误差的,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间;I在180-240s之间;D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间;I在30-90s之间;D在30 以下。
      这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法,它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法,并在现场中得到了广泛的应用。
      这种方法的基本程序是先根据运行经验,确定一组调节器参数,并将系统投入闭环运行,然后人为地加入阶跃扰动(如改变调节器的给定值),观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意,则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复试验,直到满意为止。
      经验法简单可靠,但需要有一定现场运行经验,整定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时,有多个整定参数,反复试凑的次数增多,不易得到最佳整定参数。
      下面以PID调节器为例,具体说明经验法的整定步骤:
      A. 让调节器参数积分系数S0=0,实际微分系数k=0,控制系统投入闭环运行,由小到大改变比例系数S1,让扰动信号作阶跃变化,观察控制过程,直到获得满意的控制过程为止。
      B. 取比例系数S1为当前的值乘以0.83,由小到大增加积分系数S0,同样让扰动信号作阶跃变化,直至求得满意的控制过程。
      C. 积分系数S0保持不变,改变比例系数S1,观察控制过程有无改善,如有改善则继续调整,直到满意为止。否则,将原比例系数S1增大一些,再调整积分系数S0,力求改善控制过程。如此反复试凑,直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止。
      D. 引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD,此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。和前述步骤相同,微分时间的整定也需反复调整,直到控制过程满意为止。

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