单回路调节系统和串级调节系统无扰切换怎样实现

2016/8/20 17:47:34 人评论 次浏览 分类:过程控制  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/625.html

自动调节系统,一定要实现无扰切换。什么叫做自动调节系统无扰切换?无扰切换就是在手动状态切换到自动状态的瞬间,或者自动切向手动的瞬间,要没有任何扰动。一般来说,实现自动切手动问题不大,要实现手动切自动,问题就复杂了点。


1、单回路调节系统无扰切换
简单来说,有以下几个部分。
(1)手动情况下,调节器的输出跟踪执行机构的反馈
手动时候,调节器的运算不算数,它的输出始终等于执行器的反馈,这叫做跟踪。当自动投入的瞬间,调节器开始运算,这一瞬间开始运算的结果,叠加到这一瞬间跟踪反馈值上,以后每一时刻都是在上一时刻输出值的叠加。那么这就引出了第2个功能。
 
(2)调节器输入端应该有一个执行器的反馈值
这个反馈值没有太大的作用,它只是告诉调节器:执行器现在开度是多少。在自动状态下,这个值也没什么用处。只有在手-自动切换的瞬间,调节器要开始累加值了,调节器才要知道在什么基础上累加。仅此而已。所以,一般分析问题总是把这个值忽略,因为它基本上对分析构不成什么影响。
 
(3)手动情况下,调节器的设定值跟踪被调量的测量值
也就是说,手动的时候,让调节器的设定等于输入。要这个功能有什么用处呢?还是为了无扰切换。在手动的时候,调节器实现了反馈跟踪,可并不能杜绝切换扰动。具体工作原理说来要麻烦一些。

假定没有设定值跟踪功能,假定手动情况下反馈开度固定在50%,此时调节器并非不运算,它每一时刻的运算结果始终是比例积分微分的运算结果。比例的运算结果不管怎么变化,始终是偏差乘以比例增益再加上50%。不管在任何时刻投自动,所能产生的扰动始终是偏差乘以比例增益。

积分作用所产生的扰动是偏差产生后,积分积累到手自切换时刻的结果。所以积分作用所带来的扰动可能比比例要大。

微分所能产生的扰动在于,手自切换那一时刻,与上一时刻比较,被调量和设定值的偏差有没有变化。如果手自切换的时候,与上一个检测周期相比较,输入偏差没有变化,那么微分所带来的扰动就为0,如果有变化就要有微分运算。

综合比较,微分作用产生的手自切换扰动的可能性最小,因为很难在运行人员投自动的时候遇到大扰动;其次是比例作用产生的扰动,偏差乘以比例增益;最大的扰动可能是积分作用导致,因为前两个都不会累加,而积分作用会累加。

当然,产生扰动的大小还要看参数的大小。

为了彻底避免产生参数运算带来的扰动,我们让手动时候,输入偏差始终为0,这种情况下,不管进行比例还是积分还是微分运算,其结果都是0,所以它可以最大限度地避免切换扰动。

但是通过上面的情况可以看到:微分扰动产生的可能还是有的,不过可能性小,量也不大,基本上可以忽略。

人工智能调节器 
手自动无扰切换的人工智能调节器

2、串级调节系统无扰切换

串级系统的跟踪要麻烦些。
先说副调。手动情况下,输出等于执行机构位置反馈。设定值等于PID调节器的测量值。可是副调的设定值又等于主调的输出,所以主调的输出等于副调的测量。主调的设定等于主调的测量值。

副调的调节器输入端,需要有执行机构的反馈值作为手-自切换时候的累加基础。主调的输入端也要有一个手-自动切换时候的累加基础,而这个累加基础为副调的测量值,而不是执行器反馈,因为此时需要累加的是执行机构的测量值。 

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