稳态的标志是什么

稳态的标志是什么
稳态的标志是什么

稳态的标志是什么
一个重要标志.同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段.智能 控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等.自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统.一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接 口.控制器的输出经过输出接口、执行机构,加到被控系统上；控制系统的被控量,经过传感器,变送器,通过输入接口送到控制器.不同的控制系统,其传感器、 变送器、执行机构是不一样的.比如压力控制系统要采用压力传感器.电加热控制系统的传感器是温度传感器.目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器 （仪表）已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的PID控制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator),其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现.有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制 器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等. 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制,而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连,如Rockwell的PLC-5等.还有可以实现 PID控制功能的控制器,如Rockwell 的Logix产品系列,它可以直接与ControlNet相连,利用网络来实现其远程控制功能.
1、开环控制系统
开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响.在这种控制系统中,不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路.
2、闭环控制系统
闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出,形成一个或多个闭环.闭环控制系统有正反馈和负反馈,若反馈信号与系 统给定值信号相反,则称为负反馈( Negative Feedback),若极性相同,则称为正反馈,一般闭环控制系统均采用负反馈,又称负反馈控制系统.闭环控制系统的例子很多.比如人就是一个具有负反馈 的闭环控制系统,眼睛便是传感器,充当反馈,人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作.如果没有眼睛,就没有了反馈回路,也就成了一个开环控制系 统.另例,当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净,并在洗净之后能自动切断电源,它就是一个闭环控制系统.
3、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时,系统的输出.稳态误差是指系统的响应进入稳态后,系统的期望输出与实际输出之差.控制系统的性能可以用稳、准、快三个字 来描述.稳是指系统的稳定性(stability),一个系统要能正常工作,首先必须是稳定的,从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控 制精度,通常用稳态误差来(Steady-state error)描述,它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性,通常用上升时间来定量描述.
4、PID控制的原理和特点
在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节.PID控制器问世至今已有近70年历史,它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一.当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的 其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便.即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术.PID控制,实际中也有PI和PD控制.PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的.
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式.其控制器的输出与输入误差信号成比例关系.当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）.
积分（I）控制
在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系.对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统（System with Steady-state Error）.为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”.积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大.这样,即便误差很小,积 分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零.因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳 态误差.
微分（D）控制
在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系. 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳.其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用, 其变化总是落后于误差的变化.解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零.这就是说,在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能 够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调.所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在 调节过程中的动态特性.
5、PID控制器的参数整定
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容.它是根据被 控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小.PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类：一是理论计算整定法.它主要是 依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数.这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改.二是工程整定方法,它主 要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用.PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应 曲线法和衰减法.三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定.但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需 要在实际运行中进行最后调整与完善.现在一般采用的是临界比例法.利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡, 记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数.
在实际调试中,只能先大致设定一个经验值,然后根据调节效果修改.
对于温度系统：P（%）20--60,I（分）3--10,D（分）0.5--3
对于流量系统：P（%）40--100,I（分）0.1--1
对于压力系统：P（%）30--70,I（分）0.4--3
对于液位系统：P（%）20--80,I（分）1--5
参数整定找最佳,从小到大顺序查
先是比例后积分,最后再把微分加
曲线振荡很频繁,比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢,积分时间往下降
曲线波动周期长,积分时间再加长
曲线振荡频率快,先把微分降下来
动差大来波动慢.微分时间应加长
理想曲线两个波,前高后低4比1
一看二调多分析,调节质量不会低
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