CN103105772A - 双容串级液位系统的控制器参数调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双容串级液位系统的控制器参数调整方法，包括：(a)首先，在生产正常，系统为纯比例运行的条件下，将调节器比例度调到某一适当的数值；(b)然后，利用简单控制系统中任一种参数整定方法整定主调节器的参数；(c)在已制定主、副调节器参数条件下，观察控制过程，适当调整主调节器的参数，使主参数满足工艺要求。本发明能快速的对双容串级液位系统的控制器参数进行调整，且调整精度高，调整步骤简单，便于工人操作，大大降低了控制器的调整成本。

Description

双容串级液位系统的控制器参数调整方法

技术领域

本发明涉及一种双容串级液位系统的控制器参数调整方法。

背景技术

液位是工业过程生产中经常遇到的控制参数之一，对所需的控制对象进行精确的液位控制，关系到产品的质量，是保障生产效果和安全的重要问题。因而，液位的控制具有重要的现实意义和广泛的应用前景。

控制理论经历了经典控制理论、现代控制理论两个发展阶段，现在已进入了非线性智能控制理论发展时期。从控制理论解决的问题而论，很多重大的、根本的问题，如可控性、可观测性、稳定性等，在传统控制中都建立了比较完善的理论体系。应用传统控制理论基本能够满足工程技术及各种其它领域的需要。但是随着工业和现代科学技术的发展，各个领域中自动控制系统对控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求也越来越高。自从上世纪80年代以来，电子计算机的快速更新换代和计算技术的高速度发展，推动了控制理论研究的深入开展，并进入了新的一段历程。随着控制理论的迅速发展，出现了许多先进的控制算法。但是，以PID为原理的各种控制器仍是过程控制中不可或缺的基本控制单元。至今，PID控制算法在世界范围内80％以上的工业过程中被采用，PID控制技术已经得到了很好的发展，研究者提出了许多控制系统设计方法和参数调整理论。这是因为PID控制具有结构简单、容易实现、控制效果好等特点，且PID算法原理简明，参数物理意义明确，理论分析体系完整，为广大控制工程师所熟悉。

液位控制系统是以液位为被控参数的系统，它在工业中的各个领域被广泛的涉及到。在工业生产过程中，有很多地方需要对控制对象进行液位控制，使液位高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。还有在工业生产中，尤其是石油、化工以及冶金生产中也会经常遇到液位控制问题。因此，对所需的控制对象进行精确的液位控制，关系到控制目标的实现，是保障生产效果和安全的重要问题。

1939年，Taylor Instrument Company和Foxboro Instrument Company制造出完全具有PID控制功能的气动控制器。人们普遍认为PID应该被称之为智能控制，因为它是基于生产操作人员的控制经验。发明者通过观察认为，控制器应该象一个熟练的操作者那样去控制，减少直至消除系统中出现的误差。在当时PID控制面临的有三个主要问题：(1)寻找一种简单方法，能够计算PID控制器的三个调节参数。(2)判断生产过程是否可控。(3)PID控制器的操作不依赖于复杂易损的机械元件。理论研究主要集中在前两个问题，1942年，给予部分解决。第二个问题是系统的可控性。第三个问题由于工业革命的飞速发展，今天的PID控制器基本使用电子元件和微处理器，已经给予近乎完美的解决。

PID控制器作为最早实用化的控制器已有近70年的历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。究其原因，是因为PID控制器有以下主要特点：(1)PID控制器简单易懂，使用中不需要特别精确的系统模型。(2)使用性灵活，只需设定三个参数即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元。(3)PID参数较易整定，也就是PID参数可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。而阶跃输入响应曲线是PID控制效果最重要的依据和标准。一般认为阶跃干扰是最严重的干扰，只要反馈控制系统能在此类干扰下在规定的时间内能恢复到给定值，系统就是基本满足要求的。

由于串级系统对主参数的控制质量要求高，对副参数的要求较低。因此，在整定时不必把过多的精力放在副回路上。只要把副调节器的参数置于一定数值后，集中精力整定主回路，使主参数达到规定指标就行了。按照经验一次设置的副调节器参数可能不一定合适，但可以通过调整主调节器的放大倍数来进行补偿，使最终结果仍然满足主参数呈现4∶1的衰减振荡过程。

经验证明，这种整定方法对于对主参数要求较高，而对副参数要求不严的串级控制系统是一种有效的整定方法。理论研究表明，在过程特性不变的条件下，主、副调节器的放大系数在一定范围内可以任意匹配。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种双容串级液位系统的控制器参数调整方法，该双容串级液位系统的控制器参数调整方法能快速的对双容串级液位系统的控制器参数进行调整，且调整精度高，调整步骤简单，便于工人操作，大大降低了控制器的调整成本。

本发明的目的通过下述技术方案实现：双容串级液位系统的控制器参数调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)首先，在生产正常，系统为纯比例运行的条件下，将调节器比例度调到某一适当的数值；

(b)然后，利用简单控制系统中任一种参数整定方法整定主调节器的参数；

(c)在已制定主、副调节器参数条件下，观察控制过程，适当调整主调节器的参数，使主参数满足工艺要求。

所述副调节器的比例度越小，它的放大倍数就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然。

综上所述，本发明的有益效果是：能快速的对双容串级液位系统的控制器参数进行调整，且调整精度高，调整步骤简单，便于工人操作，大大降低了控制器的调整成本。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例：

本发明涉及的双容串级液位系统的控制器参数调整方法，包括以下步骤：

(a)首先，在生产正常，系统为纯比例运行的条件下，按照下表所列的数据，将调节器比例度调到某一适当的数值；

(b)然后，利用简单控制系统中任一种参数整定方法整定主调节器的参数；

(c)在己制定主、副调节器参数条件下，观察控制过程，适当调整主调节器的参数，使主参数满足工艺要求。

所述副调节器的比例度越小，它的放大倍数就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然。

综上可知：本发明能快速的对双容串级液位系统的控制器参数进行调整，且调整精度高，调整步骤简单，便于工人操作，大大降低了控制器的调整成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.双容串级液位系统的控制器参数调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)首先，在生产正常，系统为纯比例运行的条件下，将调节器比例度调到某一适当的数值；

(b)然后，利用简单控制系统中任一种参数整定方法整定主调节器的参数；

(c)在已制定主、副调节器参数条件下，观察控制过程，适当调整主调节器的参数，使主参数满足工艺要求。

2.根据权利要求1所述的双容串级液位系统的控制器参数调整方法，其特征在于，副调节器的比例度越小，它的放大倍数就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然。