串级控制系统问题

zhoudingshengs · 发表于 2024-1-11 08:23:57

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本帖最后由 zhoudingshengs 于 2024-1-11 13:22 编辑

讨论：
1、某串级控制系统采用两步整定法进行控制器参数整定，测得4：1衰减过程的参数为：
δ1S= 8%,Ｔ1S = 100s,Ｔ２S = 10s, δ2S= 40% 。主控制器选用PID控制规律，副控制器选用P控制规律。主、副控制器的参数值应为多少？

蓝蓝的云 · 发表于 2024-1-11 08:36:48

在两步整定法中，先整定副控制器，再整定主控制器。

1. 副控制器整定：

副控制器采用P控制规律，可以根据比例带Xp来设定比例系数Kp。在没有具体的整定规则的情况下，假设我们采用经典的整定方法，如Ziegler-Nichols方法。对于一个P控制器，比例系数Kp通常可以通过临界增益的方法或者基于衰减比的方法来确定。由于给出了衰减过程参数，我们可以使用以下经验公式：

Kp = 0.3 / (T2S * δ2S)

这里：

- 0.3 是一个常数，是基于Ziegler-Nichols经验公式得到的。
- T2S 是副系统的时间常数（给定为10s）。
- δ2S 是副系统的衰减率（给定为40%）。

代入数值计算副控制器的比例系数：

Kp = 0.3 / (10s * 0.4) = 0.3 / 4 = 0.075

副控制器的比例系数 Kp 应为 0.075。

2. 主控制器整定：

主控制器采用PID控制规律。在整定主控制器之前，需要先确定主回路的等效参数。由于已经安装了副控制器，副回路相当于主回路的一个先行装置，我们可以假设主回路的等效时间常数 T1e 和等效衰减率 δ1e 分别为 T1S 和 δ1S。

采用Ziegler-Nichols整定方法，PID控制器的参数可以根据以下经验公式确定：

- Kp（比例系数）= 1.2 / (T1e * δ1e)
- Ti（积分时间）= 2 * T1e
- Td（微分时间）= 0.5 * T1e

代入给出的参数 T1e = T1S = 100s 和 δ1e = δ1S = 8%，计算主控制器的参数：

Kp = 1.2 / (100s * 0.08) = 1.2 / 8 = 0.15
Ti = 2 * T1e = 2 * 100s = 200s
Td = 0.5 * T1e = 0.5 * 100s = 50s

因此，主控制器的比例系数 Kp 应为 0.15，积分时间 Ti 应为 200s，微分时间 Td 应为 50s。
.

zhoudingshengs · 发表于 2024-1-11 10:25:06

供参考----串级调节系统的应用场合：
1、对象容量滞后较大，系统内存在激烈且幅值较大的干扰作用。
2、被控对象的纯滞后比较长。
3、被控对象具有较大的非线性，而且负荷变化较大。

zhoudingshengs · 发表于 2024-1-11 10:51:36

供参考----串级调节系统副回路的设计：
1、副参数的选择应使副回路包含较多的干扰，尤其主要干扰一定要包括在副回路里面。
2、主、副参数间应有一定的内在联系。
3、选择副参数应使主、副对象的时间常数相匹配，防止“共振效应”出现。

zhoudingshengs · 发表于 2024-1-11 11:56:15

供参考----串级调节系统主、副调节器的选择：
1、主、副控制器控制规律的选择
串级系统中，主、副控制器所起的作用是不同的。主控制器起定值控制作用，副控制器起随动控制作用，这是选择控制规律的基本出发点。
串级控制系统一服用来高精度地调节主参数，主控制器一般应选PI，或PID控制规律。
副参数的设置是为了保证主参数的控制质量，一般要求它服从主参数恒定的需要，可以允许在一定范围内变化，允许有余差，因此副控制器采用比例控制作用。一般副控制器不能加微分作用，否则会使调节阀动作过大，对控制不利。
2、主、副控制器正、反作用的选择
（1）副控制器正、反作用的选择与简单控制系统中控制器正、反作用选择方法相同。
（2）主控制器正、反作用的选择是在副控制器的正反作用已经确定的前提下，根据下述方法进行：当主、副参数同时增加（或减小）时，由工艺分析要求调节阀的动作方向是一致的时候，主控制器选反作用；反之，动作方向不一致，则应选正作用。