1、一 系統整定的基本概念1控制系統整定：所謂控制系統的整定，就是根據被控對象的特性選擇最佳的整定參數（主要有：調節器參數的設置、各信號間的靜態配合、變送器以及調節機構的參數選擇等，其中主要是設置合適的調節器參數），以達到滿意的控制效果。2概念的理解：(1) 單回路控制系統主要由調節器和被控對象構成，通常被控對象的動態特性是無法輕易改變的，要得到滿意的調節效果，就要合理的設置調節器的參數。因而，單回路控制系統的整定實際上就是調節器的參數整定。調節器的參數主要有三個，即比例調節規律的比例帶、積分調節規律的積分時間和微分調節規律的微分時間。(2) 控制系統整定的前提條件就是控制系統的結構已知，也就是說

2、，控制系統是由那些元件構成的、元件之間的連接方式、調節器的調節規律、對象的動態特性等都已經確定。(3) 衡量系統參數整定是否達到最佳的依據是控制系統的性能指標。通過對系統參數的整定，使系統的性能指標達到要求。(4) 值得注意的是，系統參數的整定只能在一定的范圍內起作用，若設計方案不合理，自動調節儀表和調節結構選型不當，安裝質量不高，被控對象存在缺陷，則無論用什么方法進行整定，都不會得到滿意的效果。3整定方法：常用的系統整定方法可以分為兩類，u 理論整定法：理論整定法根據調節原理的有關基本原理進行計算，對調節器的參數進行整定，比較復雜，在現場應用較少。u 工程整定法：工程整定法在現場得到了廣泛的

3、應用二 單回路控制系統的工程整定法工程整定法主要有四種，即經驗法、臨界比例帶法、衰減曲線法以及響應曲線法。1經驗法經驗法實際是一種試湊法，是在生產實踐中總結出來的參數整定法，該方法在現場中得到了廣泛的應用。利用經驗法對系統的參數進行整定時，首先根據經驗設置一組調節器參數，然后將系統投入閉環運行，待系統穩定后作階躍擾動試驗，觀察調節過程；若調節過程不滿足要求，則修改調節器參數，再作階躍擾動試驗，觀察調節過程；反復上述試驗，直到調節過程滿意為止。經驗法整定參數的具體步驟如下：(1) 首先將調節器的積分時間Ti置最大，微分時間Td置最小，根據經驗設置比例帶的數值，完成后將系統投入閉環運行，待系統穩定

4、后作階躍擾動試驗，觀察調節過程，若過渡過程有希望的衰減率則可，否則改變比例帶的值，重復上述試驗，直到滿意為止； (2) 將調節器的積分時間Ti由最大調整到某一值，由于積分作用的引入導致系統的穩定性下降，因而應將比例帶適當增大，一般為純比例作用的1.2倍。系統投入閉環運行，待系統穩定后，作階躍擾動試驗，觀察調節過程，若過渡過程有希望的衰減率則可，否則改變積分時間Ti的值，重復上述試驗，直到滿意為止； (3) 將調節器的微分時間由小到大調整到某一數值，系統投入閉環運行，待系統穩定后，作階躍擾動試驗，觀察調節過程，修改微分時間重復試驗，直到滿意為止；2臨界比例帶法臨界比例帶法又稱邊界穩定法，首先將調

5、節器設置成純比例調節器，然后系統閉環投入運行，將比例帶由大到小改變，觀察系統輸出，直到系統產生等幅振蕩為止。記下此狀態下的比例帶數值（即為臨界比例帶k）和振蕩周期Tk，然后根據經驗公式計算調節器的其它參數。利用臨界比例帶法進行參數整定的具體步驟如下：(1) 將調節器的積分時間Ti置于最大，微分時間Td置最小，即Ti，Td0；置比例帶為一個較大的值；(2) 系統閉環投入運行，待系統穩定后調整比例帶的數值直到出現等幅振蕩。記錄并計算臨界狀態下臨界比例帶k和振蕩周期Tk，根據表21計算調節器的參數；(3) 將調節器按計算出的參數設置好，系統閉環投入運行，待系統穩定后作階躍擾動試驗，觀察系統的調節過程

6、，適當修改參數，直到滿意為止。 表21 臨界比例帶法計算公式調節規律TiTdPPIPID2k2.2k1.7k0.85Tk0.5Tk0.125Tk3衰減曲線法衰減曲線法是在臨界比例帶法的基礎上發展起來的，它既不象經驗法那樣要經過大量的試湊過程，也不象臨界比例帶法那樣要求系統產生臨界振蕩過程。它是利用比例作用下產生的4:1衰減振蕩（0.75）過程時的調節器比例帶s及衰減周期Ts，或10:1衰減振蕩（0.9）過程時的調節器比例帶s及過程上升時間tr，根據經驗公式確定調節器的參數。具體做法如下：(1) 置調節器參數Ti，Td0，比例帶為一個較大的值，將系統投入閉環運行；(2) 待系統穩定后作階躍擾動試

7、驗，觀察控制過程。若大于要求的數值，則逐步減小比例帶并重復試驗，直到出現0.75或0.9的控制過程為止，并記下此時的比例帶s；(3) 根據控制過程曲線求取0.75衰減周期Ts或0.9時的上升時間tr；(4) 由表22計算調節器的參數、Ti、Td。(5) 按計算結果設置調節器的參數，作階躍擾動試驗，觀察調節過程，適當修改調節參數，直到滿意為止。表22 衰減曲線法計算公式規律TiTd規律TiTd0.75PPIPIDs1.2s0.8s0.5Ts0.3Ts0.1Ts0.9PPIPIDs1.2s0.8s2tr0.8tr0.4tr4響應曲線法上述三種方法均不需要事先知道被控對象的動態特性，直接在閉環系統中

8、進行整定。而響應曲線法則是根據對象的階躍響應曲線，求得對象的一組特征參數、（無自平衡能力的對象）或、（有自平衡能力的對象），然后按表23或表24中的公式計算調節器的整定參數。三 四種工程整定方法比較(1)經驗法經驗法是憑借現場調試經驗對調節器參數進行試湊，因而，沒有經驗或經驗不豐富的人是沒無法采用這種方法對調節器參數進行整定；即使經驗豐富的調試人員，要緊行試湊的工作量也很大，尤其當調節器為PID調節器時，需要對比例帶、積分時間、微分時間三個參數進行試湊。該方法唯一的優點是簡便，不需要計算，核心是“憑經驗，看曲線調參數”，但工作量大；(2)臨界比例帶法采用臨界比例帶法整定系統時，必須通過調調節器

9、的比例帶使系統發生等幅振蕩，不少生產過程是允許的。而對一些生產過程，現場操作起來存在一定的難度，例如對一些比例帶較小的控制系統，試驗中不小心就會使系統進入不穩定狀態；而有些生產過程根本就不允許被調量發生等幅振蕩。(3)衰減曲線法衰減曲線法現場操作比較簡單，容易掌握，沒有臨界比例帶法那么多的限制和缺點，因而得到了廣泛的使用。但采用該方法對調節器參數整定時，由于外界的干擾以及所用儀表本身的缺陷等原因而不能很準確的判斷響應曲線是否達到衰減率為所要求的衰減率（4：1或10：1）的衰減過程，因而很難獲得準確的比例帶s及衰減周期Ts。(4)響應曲線法與前面三種整定方法相比，響應曲線法是根據對象的階躍響應曲線對調節器的參數進行整定的，無需控制系統投入閉環運行，只需要求取系統中被控對象的動態特性。 即簡單又省時，但需要反復進行多次的對象動態特性試驗，才能獲得準確的響應曲線。可見，四種工程整定方法都具有各自的特點，在實際的應用中應根據具體情況進行選擇使用，以取得滿意的效果。表23 衰減曲線法整定參數計算表（一）（0.75）被控對