空调的被控变量原理

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空调的被控变量原理

2019-10-31 10:25

当控制器出现长期偏差时，会产生积分饱和现象。特别是在间歇操作过程和采用单回路控制时，因为对PI控制器来说，由于偏差长期存在，积分作用会使控制器趋向上限或下限（即仪表量程的100%或0%）。假设在某一时间开始，偏差开始减小，对PI控制器的P作用来说，要求输出相应减小，但对I作用来说，由于还存在偏差，输出不能减小，而且此时它起主导作用，所以仍保持在上限或下限处，一直到偏差为零并且开始出现负偏差以后，控制器都会慢慢从饱和状态中退出来，重新恢复控制作用。所以出现积分饱和现象后，会使被控变量大大超过设定值，使控制器品质变坏，输出值变化不及时，对于控制作用是很不利的，甚至会引起危险。

简单的将控制器的输出限制在规定范围内，能缓和积分饱和的影响，但并不能真正解决问题，反而在正常情况下会使系统不能消除余差，有效克服积分饱和的方法，是采用抗积分饱和的控制器。

积分时间的设定与系统中其他单元的时滞有关。一般积分时间设定不能小于过程的纯滞后时间，如果设定值太小，控制器输出变化会快于过程的响应速度，导致超调或振荡现象，特别是对一些纯滞后较大的控制对象，如温度控制或成分分析控制等。

在流量控制和压力控制中，由于对象的时间常数较小，这时可以选择快积分时间控制器。

比例微分控制（PD调节）

在比例控制中引入微分控制，就构成了比例微分控制。

引入微分控制的作用是为了有利于多容量、有滞后的过程控制，因为微分可使控制器克服系统的惯性而使控制能按被控变量的变化速度而动作，即与偏差对时间的导数成比例，因而更有利于控制，特别是温度控制。
在稳态下，比例微分控制器的微分部分为零，因此，比例微分控制也是有差调节，与比例控制相同。

微分调节动作问题力图抑制被控变量的振荡，它有提高系统稳定性的作用。

引入微分动作，可以采用较小的比例带，同时保持衰减率不变，结果不但减小了余差，出减小了最大偏差。

在PD控制器中输入一个阶跃变化时，PD控制器的较正作用时间会比单纯的比例控制器快一个时间差，即微分时间。其原因是，微分作用是按偏差的变化趋势动作，比单纯按偏差本身数值动作在时间上有一定超前，在相位上也有一定超前。

微分控制也有不足之处。其一，微分动作太强容易导致调节向两端饱和，因此，在比例微分控制中总是以比例动作为主，、微分动作为辅。。其二，比例微分控制器的抗干扰能力很差，只能应用于被控变量变化比较平衡的过程，不能用于流量的液位控制系统。其三，微分控制只对快速变化敏感，在系统稳态运行时不起作用，对于纯快迟延过程显然是无效的。

因此，使用微分控制时应注意：

一是不宜用在大时滞对象的情况，因为在滞后的时间内，被控变量不敏感，对变化趋势不起响应，所以引入微分对控制品质改善不明显。

二是在检测反馈信号中不宜含有高频噪声，即使很小的幅值，也会被微分作用放大。如有流量检测信号时，一般不宜引入微分作用。

单一的PD控制器在工程上应用很少，一般都和PI控制器结合构成PID控制器，PID控制器兼有PI和PD双重作用，对克服重大成就的外扰能力更强，有利于提高系统的稳定性，使控制品质得到全面改善。

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