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PID调节—科学还是艺术?

2006.06.15阅读 6414

     仅仅一种分析方法PID调节来说,也许不能解决所有的问题


     在近期的文章中,我们讨论PID控制器,讨论其成功的关键因素。另一方面,我们也用近似严格的眼光审视这种控制器的弱点,这里我们讨论哪些目前在调节种仍然存在的问题和困难,尽管多年以来,这种控制器已经有了大量的应用,并积累了各种各具特点的调节方法。让我们进一步仔细看一下各种不同的调节方法,以及其中涉及的各种问题吧。

     艺术

     即使是现在,大多数PID控制器仍然采用手动调节方式,进行反复的试验。很多控制专家青睐这种方法原因在于,不需要技术上的大量准备工作。另外还有另外一个原因,能产生合理的结果,不需要做任何工厂测试工作www.cechina.cn,通常在我们使用一个计算方法时都需要这类测试工作。 无论这些测试时在开环还是闭环状态下进行的,这都是“额外”的工作,因为测试运行人员一般都不喜欢测试工作,因此我们需要使这些员工更愿意更持久地推行这些调

节方式。

     但从负面影响来看,测试和错误调节会浪费大量地时间。

    没有系统地方法能给出最终结果,因此需要凭借用户的经验和想象。换句话说,需要依靠自身的能力来提炼信息,这些信息蕴含在过程变量的各种现象以及控制器输出结果中,并且需要将这些发掘信息转化为对控制器设置的有意义的调节。

   显然,这就像是一种艺术,但,不可避免地我们需要面对一个明显的弱点:并非每人都是个艺术家,也就是说,大致来说,最终产生的结果却相当普通。事实由工业厂商所有控制器的性能研究中可以体现。有趣的是,这些体现系统性能提高的数字一直一来都没有什么大的变化。当你开始考虑当今的控制系统的能力和性能不断提高时,这却是越来越成为一种阻碍。

   结论就是,如今大多数用户比起二、三十年前的用户控制工程网版权所有,在知识或经验的积累上都没有当初那么丰富。他们的技术水平,几乎都是一样的,尽管所有的研究和技术理论在进步。出现这一情况的原因就在于用户培训上存在弱点。在各种培训中,“现在我终于明白了… ”这句话是出现频率几乎是最高的。

    科学

    作为一个调节的方法,一个是可以更科学的、更具技术性的方法CONTROL ENGINEERING China版权所有,也就是使用哪些已经经过岁月沉淀的成熟方法。

    我们根据计算需要的基础数据,将各种调节方法分成两类,

    第一种,使用最为广泛的方法,基于过程参数的方法;第二种,使用的频率比较少,基于闭环测试的输出,设定值的改变。

    过程参数通常来自开环测试控制工程网版权所有,是第一种方法, 因此这些方法通常指开环的方法。让我们对比这两种方法。在此,我们不会过多关注细节问题,我们只是看这些方法的优势劣势。

    开环方法

    虽然开环方法具有其优点,它采用过程参数,能使我们聚集更多的与过程特性相关的有效信息。对过程了解的越多,就能越好的进行控制。

    此外,开环控制方法给我们个机会去在困难的情况下计算调节调节参数。在过程或运行中一旦出现什么改变,能及时预测这一改变产生的影响,停滞时间(deadtime)通常与工厂的产量相关。因此,如果我们知道产将将降低x%,我们就能立即知道deadtime会增加相同的百分比。这样,我们就会有所准备,更新的计算机设置,当改变在运行中出现时,不需要任何测试工作。

    从负面因素来看,我们必须证明一个开环测试的需求,这并不能让操作人员感到高兴,甚至有些时候这是无法实现的,操作人员是不会让一些回路成为开环的。这有一个办法是,根据“正常”运行数据估计过程参数,尤其是没有足够的信息或有太多的扰动时。但是,这些方法的结果最终都不是十分完美的,

    此外,我们需要仔细检查,是否我们采用得方法的确是相当适合的。其中的一些方法(例如,Cohen-Coon)曾经获得很大发展,特别数字系统不存在,而且每个控制器都在0-100%范围内工作的时候。当然,那时不需要将控制器的测量范围统计在内。对于现在的DCS系统,这就是必须的,需要我们详细说明工程单元的范围。有趣的时,几乎所有的方法都会计算PID方式www.cechina.cn,不


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