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    關于潔凈室空調自控PID參數整定之經驗

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    關于潔凈室空調自控PID參數整定之經驗

    發布日期:2018-05-09 作者:奧攬達 點擊:

      空調自控系統是智能建筑集成系統的重要組成部分,空調自控設備是智能建筑物中重要的自控設備,智能建筑空調自控主要包括建筑物內的空調機組控制、新風機組控制、變風量末端(VAV)控制等。它們在樓宇自動化系統的監控和管理下,使建筑物內的溫、濕度達到預期的目標,同時以最低的能源和電力消耗來維持系統和設備的正常工作,以求取得最低的運行成本和最高的經濟效益。而自控系統中PID參數的設定直接決定系統的運行性能,下面是結合我公司多年空調控制PID設定的一些經驗分享。
          PID參數的整定
          1、可以在軟件中進行自動整定;
          2、自動整定的PID參數可能對于系統來說不是最好的,那就需要手動憑經驗進行整定。P參數過小,達到動態平衡的時間就會太長;P參數過大,就容易產生超調。
           PID功能塊在梯形圖(程序)中應當注意的問題:
          1、最好采用PID向導生成PID功能塊;
          2、一個最簡單,也是最容易被人忽視的問題是:PID功能塊的使能控制只能采用SM0.0或任何1個存儲器的常開觸點并聯該存儲器的常閉觸點即永不斷開的觸點!
           曾經工程調試中遇到過這樣的問題:PID功能塊有時動作正常,有時動作不正常,且不正常時PID功能塊均沒問題(PID參數正確、使能正確),但沒有輸出。最后查了好久,突然意識到這可能是使能的問題,于是便在使能端串聯了啟動/停止控制的保持繼電器,將其它改為SM0.0以后,結果一切正常!
           PID功能塊有時動作正常,有時動作不正常的原因:在灌入程序后保持繼電器處于動作狀態下才不會出現問題,一旦停止設備就會出現問題——PID功能塊使能一旦斷開,工作就不會正常!
          PID參數整定的一般方法:
          PID的參數整定是控制系統設計的核心內容。它根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多,概括起來有兩大類:一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型,經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接使用,還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法,它主要依賴工程經驗,直接在控制系統的試驗中進行,且方法簡單、易于掌握,在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數的工程整定方法,主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點,其共同點是通過試驗,然后按照工程經驗、公式對控制器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數,都需要在實際運行中進行最后調整與完善。現在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下:(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作;(2)僅加入比例控制環節,直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩,記下這時的比例放大系數和臨界振蕩周期;(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。
          PID參數的設定:是靠經驗及工藝的熟悉,參考測量值跟蹤與設定值     曲線,從而調整PID的大小。比例I/微分D=2,具體值可根據儀表定,再調整比例帶P,P過頭,到達穩定的時間長,P太短,會震蕩,永遠也達不到設定要求。
          PID參數的工程整定,各種調節系統中P.I.D參數經驗數據可參照以下數據:
          溫度T:P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s;
          壓力P: P=30~70%,T=24~180s;
          液位L: P=20~80%,T=60~300s;
          流量L: P=40~100%,T=6~60s。
          書上的常用口訣:
          參數整定找最佳,從小到大順序查;先是比例后積分,最后再把微分加;曲線振蕩很頻繁,比例度盤要放大;曲線漂浮繞大灣,比例度盤往小扳;曲線偏離回復慢,積分時間往下降;曲線波動周期長,積分時間再加長;曲線振蕩頻率快,先把微分降下來;動差大來波動慢,微分時間應加長;理想曲線兩個波,前高后低4比1;一看二調多分析,調節質量不會低。
          據空調自控系統實際運行看,認為PID參數的設置的大小,一方面是要根據控制對象的具體情況而定;另一方面是經驗。P是解決幅值震蕩,P大了會出現幅值震蕩的幅度大,但震蕩頻率小,系統達到穩定時間長;I是解決動作響應的速度快慢的,I大了響應速度慢,反之則快;D是消除靜態誤差的,一般D設置都比較小,而且對系統影響比較小。對于溫度控制系統P在5-10%之間;I在180-240s之間;D在30以下。對于壓力控制系統P在30-60%之間;I在30-90s之間;D在30 以下。
          這里介紹一種經驗法。這種方法實質上是一種試湊法,它是在生產實踐中總結出來的行之有效的方法,并在現場中得到了廣泛的應用。
          這種方法的基本程序是先根據運行經驗,確定一組調節器參數,并將系統投入閉環運行,然后人為地加入階躍擾動(如改變調節器的給定值),觀察被調量或調節器輸出的階躍響應曲線。若認為控制質量不滿意,則根據各整定參數對控制過程的影響改變調節器參數。這樣反復試驗,直到滿意為止。
          經驗法簡單可靠,但需要有一定現場運行經驗,整定時易帶有主觀片面性。當采用PID調節器時,有多個整定參數,反復試湊的次數增多,不易得到最佳整定參數。
          下面以PID調節器為例,具體說明經驗法的整定步驟:
          A. 讓調節器參數積分系數S0=0,實際微分系數k=0,控制系統投入閉環運行,由小到大改變比例系數S1,讓擾動信號作階躍變化,觀察控制過程,直到獲得滿意的控制過程為止。
          B. 取比例系數S1為當前的值乘以0.83,由小到大增加積分系數S0,同樣讓擾動信號作階躍變化,直至求得滿意的控制過程。
          C. 積分系數S0保持不變,改變比例系數S1,觀察控制過程有無改善,如有改善則繼續調整,直到滿意為止。否則,將原比例系數S1增大一些,再調整積分系數S0,力求改善控制過程。如此反復試湊,直到找到滿意的比例系數S1和積分系數S0為止。
          D. 引入適當的實際微分系數k和實際微分時間TD,此時可適當增大比例系數S1和積分系數S0。和前述步驟相同,微分時間的整定也需反復調整,直到控制過程滿意為止。

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