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[过程控制] 滞后与微分作用(回复网友)精华
发表于:2009/2/8 20:56:38
标签(TAG):对象 滞后 微分作用

有网友问:“为什么压力、流量的自动调节中一般不用微分规律?而温度调节,成份调节多采用微分规律?”。

    在自动控制中选择什么调节规律,是与被控对象的放大系数K(又称为静态特性)、时间常数T、滞后时间τ(又称为动态特性)特性有关。就是说要看被控对象是不是容易控制?控制起来是否迟钝?即根据这些特性来选择控制方案。而且对测量元件及变送、执行机构的特性亦可用上述的三个特性参数来表示。
   
    对于压力对象,其大多是单容的,其时间常数不算太大、反应比较快,控制起来较容易,一般不用微分作用;相反当因压力对象太灵敏而产生振荡时,则可用反微分作用来将参数控制得平稳些。
   对于流量对象,其大多是一段管道,容量很小、反应迅速;在生产中有的被控对象是流量,但实际被控参数是压力,如泵和空压机等。
   对于液位对象,实质是由于物料流入与流出量不相等,即物料不平衡,通过控制来解决物料平衡问题。其变化较快、滞后较小,而时间常数与液位面积有关。
   对于温度对象,其时间常数大,滞后现象严重(滞后与热量传递的过程有关)。
   对于成分分析,其取样、转换过程反应较慢,反应滞后。
   以上五种控制系统中,各对象的特性大致如下:
   压力对象  τ不大,T也不大;
   流量对象  τ与T都较小,约数秒至数十秒;
   液位对象  τ很小,T稍大;
   温度对象  τ与T都较大,约为数分至数十分钟;
   成分对象  τ与T都较大。

    微分作用主要是用来克服被控对象的滞后。常用于容量滞后较大,纯滞后不太大但又不允许有余差的对象,如温度控制系统等场合。对于滞后大的系统,除采用微分作用外,在设计控制系统时还要注意到测量和传送的滞后问题,如温度测量元件的选择和安装位置;气动调节阀门的气动管线内径和长度;成分分析的转换和采样滞后等。
   为了认识微分作用,我们先来看看手动操作过程,假设有一工艺参数在变化,操作工发现这个参数上升较快,估计很快就会有比较大的偏差,这时,操作工就会过分的打开阀门来克服这个预期的偏差,这种估计及提前开大阀门的超前行为,就是微分动作。微分作用就是模仿了操作工的这一操作,因此有人又称微分作用为“超前调节”。
   自控中所指的微分与数学上的微分在概念上是有区别的,自控所指的微分实际上就是变化率。即:微分作用的输出变化与微分时间和偏差变化的速度成比例,而与偏差的大小无关,偏差变化的速度越大,微分时间越长,则微分作用的输出变化越大。但要看到,微分控制主要是用来克服被控对象的惯性滞后和容量滞后,但不能克服纯滞后。如想深入了解微分作用的原理,建议去找本相关的自控书看看。

   单纯的微分器具有比例和微分两个作用,且比例度恒定不变,这是无法用于生产实际的,因为比例作用的大小对控制质量的影响很大,要求比例度是可改变的,因此微分作用通常都是与比例、积分作用合用,组成比例积分微分三作用调节器(PID)。

                       文/dlr


 



回复:滞后与微分作用(回复网友)
(匿名游客) 发表于:2017/2/4 14:12:30

很不错,谢谢!


 



回复:滞后与微分作用(回复网友)
lin625 发表于:2011/5/17 23:42:44
谢谢分享

 



回复:滞后与微分作用(回复网友)
游客(游客) 发表于:2010/3/1 19:44:59

1. 微分作用不能克服纯滞后,纯滞后要用预估算法,如史密斯预估

2.自空中的微分和数学中的微分在概念上是一样的,都是变化率


 



回复:滞后与微分作用(回复网友)
chenzp7722 发表于:2009/12/11 6:37:25
很好的讲解,多谢了!

 






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