广井和男上期

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1、非线性PID控制(1)东芝广井和男●上期以予先控制的动向为题，说明了予2～3项的所有输出进行非线性运算，使其整先控制的定义、动向和应用等问题。这期就体成为线性的控制方式。图0．1表示非线性予先控制中，以最简单的方法可收到巨大效PID控制的概念。果，在工厂中实用较多的各种非线性PID控实际的过程处理中，例如，由于偏差制加以说明。e、负荷，过程值PV或操作信号MV等大小不同，常常使过程增益、耐问常数和等待耐]．非线性PID控铜的含义和种类间发生变化，通过准确掌握过程的特性，再非线性PID控制就是把PID控制器的特选用非线性PID控制中的最佳值，就可获得

2、性和过程特性相结合，把PID的任意一项或巨大的效果。堕里麴器建程鞭≈’，’图8．1非线性PID控制的概念下面捧丧￡．1所示的各种非线性PID控制的顺序加以说明。丧§．1．．各种非线性PID控制T-_一—一●@由PV值调节可变增益‘：·挣瓷控嗣一⑤由sV值调节可变增益·排煤气、氧气控制●④由偏差调节可变增益·pH中和控制，pH控{}j·{葭面控翩，批处理控{}j@由负荷诃节可变增益·温度控{}j，澈度拉{}j@由效率调节可变增益·锅炉主蒸气压力控翩·热交换器温度控制⑦由切换调节可变增益·批处理控制全部可变PID控制·STC(主燕气温度控制)这是一种偏

3、差大时迅速接近整定值，偏2．偏差自乘量PID控嘲差小时可忽略不计其微小变化的—种算法。这种方式的着眼点是，对接近整定值的图8．2表示对测定值微分先行型PID控过程控制偏差认定很小

4、对与整定值相差太制附加一个偏差自乘功能的框图。远的控制偏差则认定很大。即，用下谜公式-此偏差自秉型PID控制对图8．3所示的作为有效偏差执行PIeD算法。pH值中和控制很有成效。如图8．4所示，在。：—L一⋯⋯．．()pH值中和控制过程，位于中和点(pH=100一7)附近，过程增益[△PV／△MV]非常大，但因其具有随控制偏差增大，过程增益急骧e：有效偏差(％)变小的特性

5、，所以作为pH控制器的控制算e：控制偏差(％)法，可以采用与pH中和过程处理相近似，L一⋯⋯⋯——一J圈8．2偏差白乘型PID控制框图●固8．3PH中和控制并具有逆特性的偏差自乘型PID控制算法，样，若罐内渍面处于规定的范围内，可使操使控制回路的整体特性线性化，以改善控制作信号固定不变，流往下一工序的流量也不特性。变。均流控制时，在规定的偏差内，应使增益为零。据此，设计了一种带间隙的PID控制方式，可用下式表示。e一G，时ie：：一k．G+(e+Gp)e】

6、D控棚如果：过程变量干扰多，或操作端(调节⋯⋯⋯(8．2)阀等>存在常后，在通常的PID控制时，整e。：SV。一PV定值附近就会发生振动。这时，不要把控制e：有效偏差=PID运算的输入偏差偏差调为零，对于那些小的控制偏差，或减G：阃隙宽度弱控制，甚至有时停止控制反而更好。k：问隙内增益另外，从控制的角度出发，也未必使控图8．5表示带侗隙PID控制的框程J问制偏差为零。有时。可在某一规定范禺内处隙动作时的偏差e与有效偏差e的差系如圈于保持状态，或者象缓冲罐的液面控制那8．6所示。一一一]圈8．5带问隙PID控制框图一47—、、·亩：耋；qt’●向L—

7、一8．6间隙动作时编差与有效编差的关系图8．7缓冲罐的均流液面控瓤从图06可阻看出，间隙内的有效比例使问隙内的增益为零。当控制偏差在问随内增益KE为；时，可使操作信号MV保持不变，允许液面口，KE；(比例增益】×(问陈内增益)在规定值范围内变化，再利用其累积效应，K。×k⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(．3)吸收流八量的变化，达到流入下一工序流量因此，如图8．所示，给测定值微分先行的均流。型PID附加一个间隙功能，‘且偏差位于问隙在图8．7所示的控制系统构成中，如果内时，应首先把微分动作的输出信号乘以问上游或下游侧存在压力变动，即使阀门开度隙内增益k。此外，有

8、简化的间隙动作方式，不变，其排出量也仍然会变动，达不到均流还有间隙内外，增益作不连续变化的方目的。式。逸时为稳定起见，应考虑在不连续点的为了解决这个问题，如臣8．8所示，可切换l处设计滞后等方法。不直接用调节阕引导控糊器的输出，而采用这种带问隙PID控制方式对下述控制很导A流量控制器设定值的级连控制方式·有成效：’‘‘’此璇量控制的目的在于抑制因压力变化(1)pFI控制．而引起的流量变化。为了使运转稳定，工厂(2)罐、槽等液面控制卓，流八童或中多数采用送种带间豫PID控钟的均流浪面游

9、曲量的均流控制(均流液面控制)’‘警’包括带滞后操作端在内的控制

10、系统的稳定控制。■--图8．功缓冲罐均流液面控制例。缓冲罐液面控制的目的不仅在于使罐内液面保持●一定高度，而且还盎孽使辩出