如何通过经验优化提高控制器的控制质量?

说明:
您可以通过手动优化参数提高控制器的控制质量。然而,这无法代替通过数学计算确定控制参数 (增益,积分时间和微分时间 ),使用整定工具如 PID 自整定器 (MLFB: 6ES7860-4AA01-0YX0) ,或使用默认的控制参数设定。
在实际应用中为了确定软控制器的控制参数,必须确认已经正确设置的采样时间 (例如 周期) 。如果有条件的调用控制块(无调用分配器),通常可以通过获取循环中断的时基来设置采样时间。如果使用了调用分配器或时钟分配,就必须考虑该问题。另外,还必须考虑过程的控制曲线。相对于温度控制的采样时间(典型值 100ms – 10000ms),位置控制和压力控制通常要求非常短的采样时间(典型值 1ms – 100ms),这是由于每种控制曲线都有不同的时间响应行为。采样时间还会影响控制质量和 CPU 的处理能力,这是由于循环中断会以固定的时间间隔在任意的点上中断程序循环。
以下示意图是温度控制曲线,显示了设定值阶越变化时不同的阶越响应,使用了 PID 控制器。需要重点注意的是,在记录阶越响应曲线前,首先要到达工作状态。n

如何通过经验优化提高控制器的控制质量?

图 01n

上图显示了在不同的控制器参数设定下,不同的实际值曲线。n

  • 实际值1:实际值非常迅速的接近设定值,并且出现很大的上超调,然后又出现严重的下超调。在逐渐减小的波形震荡运动中,实际值接近设定值。对于合适的控制行为来说,控制器设定值过度激烈。这可能是由于增益系数过大和/或积分时间太短。首先,应该减小增益系数,直到状况有所改善,然后还应该增加积分时间。需要按照顺序执行以上步骤,直到取得良好效果。
  • 实际值2:实际值非常迅速的接近设定值,并且出现小的上超调。经过一个小的下超调后,实际值接近设定值。如果主控制器要求必须对误差和设定值改变迅速做出响应,这是一种良好的控制行为。在这种情况下,不必再改变控制参数。
  • 实际值3:实际值缓慢接近设定值,并且无超调的到达设定值。如果控制器不允许任何超调,这是一种良好的控制行为。在这种情况下,不必再改变控制参数。
  • 实际值4:实际值缓慢接近设定值,波形向下倾斜。这可能是由于增益系数太小和/或微分时间太长。首先,应该增大增益系数直到情况得到改善,然后减小微分时间。需要按照顺序执行以上步骤,直到取得良好效果。
  • 实际值5:实际值非常缓慢的接近设定值。这可能是由于增益系数太小和/或积分时间太长。首先,需要增大增益系数直到情况得到改善,然后减小积分时间。需要按照顺序执行以上步骤,直到取得良好效果。

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