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简单的PID调整诊断技巧可以减少不正确的PID调整而引起过程变化
作者: 来源: 发布时间:2018-12-06
      有一些简单的诊断检查和调整调整的经验法则可用于确定上海远东仪表厂PID调整是否存在问题以及解决方案是什么。该指南与良好的调整软件相结合可以减少由于不正确的PID调整而引起或加剧的过程变化。
      99%的循环的最终时期约为4个死亡时间。具有大的辅助时间常数的循环将具有更大的周期(例如,6个死区时间)并且具有远大于主要时间常数的死区时间的循环将具有更短的周期(例如,2个死区时间)。最终时期对应于临界频率。由于死区时间很容易在视觉上看到(PID输出或设定值发生变化的响应开始前的时间),此处描述的检查和测试基于实际振荡周期与最终周期4的比较。死时间的一倍。这里我们假设数据历史记录更新时间小于死区时间的10%,压缩小到足以看到响应的开始。
      如果振荡周期超过死区时间的6倍,则罪魁祸首是复位时间太小。如果周期超过死区时间的10倍,则PID增益和复位时间的乘积太低。最后一种情况经常发生在液位,气压,液体成分和温度控制回路中。这些循环具有斜坡开环响应,在上一篇文章中所述,PID时间帧中没有稳定状态(结论)。
      由于倾向于不使用比例模式,复位时间通常是两个数量级太小,因为它可能导致PID的大的突然变化并且更多地依赖于积分模式,因为它提供了更渐进的斜坡类型的动作。此外,积分模式提供人类将手动进行的控制类型,其中输出变化的方向不会反转,直到错误改变符号。我经常提到的经典案例是,当温度低于设定值时,操作员希望开启分流式蒸汽阀而不是冷却阀。
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      无论问题是PID增益太小还是复位时间太小,该解决方案对于近集成,真正集成和失控过程而言都是简单且相对安全的。将复位时间增加100倍,并查看振荡是否消失或衰减率和周期是否更快。如果振荡消失,您可以逐渐减小复位时间,以便在PID设定值或输出发生变化后再次开始振荡。
      如果振荡周期接近死区时间的4倍,则问题很可能是PID增益太大。增益可能导致不稳定或放大由于谐振引起的负载扰动。在任何一种情况下,都要降低PID增益,直到振荡消失或衰减得更快。如果振荡持续但幅度较小,则可能发生共振。
      如果使用微分作用且振荡周期约为死区时间的3倍,则速率时间可能太大。速率时间应小于死区时间并且小于ISA标准形式PID的重置时间的1/4。如果不存在失控响应的可能性,则将速率时间设置为零并查看振荡是否消失。如果振荡开始增加,立即恢复速率时间。
      如果允许(例如,如果不存在失控反应或快速压力偏移的可能性),则应将PID置于手动状态,以查看振荡是否以相同幅度持续或消失。如果振荡具有手动或自动大致相同的振幅,则PID调节无法获得。对于液位控制,可能需要调节调节以最大化可变性的吸收,因此负载振荡不会传递到排出流量上的液位控制阀。模拟输出模块和次级回路中的增强型PID和外部复位反馈以及设定点速率限制有助于降低对干扰振荡的响应,从而延长阀门的密封寿命。
      调整问题和修复应通过调整软件测试并观察对负载干扰的响应来验证。请注意,由于自动化系统和过程条件和动态的不断变化,应该进行多项测试。持续的干扰和收益,时间常数和死时间的变化。问题不在于这些变化是否存在,而是现在它们对调整有很大影响。由于这些和许多其他原因(下一篇博客的主题),流程响应不可重复。
      由于PID结构对设定点响应的影响以及需要了解PID如何处理负载扰动(反馈控制的基本目标),因此引入用于测试调谐的小负载扰动比设定点变化更为理想。如果没有干扰,我们就不需要PID控制。
应首先调整PID以获得良好的负载响应。通过选择包括更灵活的“2自由度”(2DOF)或设定点超前滞后的PID结构,可以获得所需的设定点响应(例如,最小过冲)。
      1.通过暂时将PID置于手动状态,对PID输出进行阶跃变化,然后将PID置于自动状态,可以测试负载扰动的调谐。步长应与PID输出中的典型总校正大小相同,以处理干扰,但至少比测量噪声,气门间隙和任何分辨率极限大5倍。死区时间可以估算为从PID输出的阶跃变化到PID过程变量的显着变化所花费的时间。
      2.对于负载扰动,如果返回到设定值的速度是初始偏移的两倍以上,则复位时间过长。如果过程变量的振荡周期远大于死区时间的6倍,则复位时间太短。对于设定值更改,新设定值的过冲可能由于复位时间过短而导致或加剧。
      3.对于负载扰动,如果返回到设定值的振荡周期为死区时间的4到6倍,则PID增益太大。对于设定值变化,接近新设定点的犹豫表明PID增益太大。
      4.对于负载扰动,如果返回到设定点的振荡周期小于死区时间的4倍,则速率时间太长。对于设定值变化,接近新设定点的振荡表示PID速率时间过大。
 

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