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良好的调整意味着克服控制神话

在调整比例-积分-导数(PID)控制回路之前,要小心两个可能阻碍良好调整、提高生产率和增加利润的神话。

McMillan是位于德克萨斯州奥斯汀的私人顾问,他为艾默生过程管理公司(Emerson Process Management)开发和测试新的先进控制算法。www.emersonprocess.com),总部也在奥斯汀。

误解1:只使用一种调优方法总是更好。麦克米伦说,这是不切实际的。这是因为几乎所有涉及到的东西都是多样化的:过程本身,阀门和控制算法,以及目标。

误解2:你可以精确地计算控制器设置。麦克米伦说,如果你试图得到一个以上的有效数字,你可能会浪费时间。这是因为与植物系统的匹配是暂时的。此外,他说,对于每一项测试,期望得到的答案都是独一无二的。

McMillan在仪表,系统和自动化协会(ISA)的出版物中列出了这些神话,以及34条PID回路调谐的经验法则。www.isa.org):“良好的调谐:口袋指南。”第一版于2000年出版,第二版将于今年春天出版。

他说,最常见的问题出现在更关键的控制回路中。这些回路是缓慢的,这意味着它们有很大的时间常数和很长的死区时间——从扰动开始到控制器进行校正到达扰动进入回路的同一点的时间间隔。

他认为,与大型蒸馏塔相关的调优循环尤其成问题,因为在连续工艺环境中,达到稳态的时间超过了一个班次的工作时间。对于批处理操作,这要么是因为没有稳定状态,要么是因为达到稳定状态的时间接近或超过了批处理周期时间。McMillan建议,这些过程中最可靠的手动过程是使用快捷调优方法。它应该只考虑斜坡速率的初始变化,而不需要稳态条件。

他建议,在调整循环时要考虑三个关键点。一是过程是非线性的。他指出:“过程增益、死区时间和时间常数将随着工作点和负载的变化而变化。麦克米伦断言,这意味着任何试图在调优设置中获得超过一个或两个有效数字的尝试都是一种令人沮丧的练习。他的第二个观点是,输出步长或调优测试的设定点应该至少是噪声带、阀门死区(或死区时间)和未测量负载扰动的五倍。

最后一点是,未测量的干扰会使响应变形。McMillan解释说:“在自调节回路的控制器输出和积分回路的受控变量中,粘滑会导致持续的锯齿振荡。”当控制器继续增加输出,但阀门位置没有立即改变时,就会出现粘滑,这通常是由气动驱动阀中填料摩擦过大造成的。

运用常识也很重要。麦克米伦的指南建议,“在进入新的设置或尝试调整方法之前,请征得操作员的许可来调整回路。还要问他或她在控制器设定点和输出的每个方向的阶跃变化的最大允许尺寸是多少,而不会引起问题。”请理解这一点:您对调优循环可能抱有的巨大期望存在实际限制。

C.肯娜·阿莫斯,ckamosjr@earthlink.net他是《自动化世界》的特约编辑

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