流量控制继电反馈参数自整定研究

根据继电反馈理论,通过观测管道流量对象在继电反馈下的极限环振荡,进行比例积分微分(PID)算法和参数自整定技术研究。采用阶跃响应法测试对象的数学模型。管道流量是一阶非线性小惯性过程对象,时间常数小,增益变化大。由于对象的非线性,在不同的流量设定值下,控制参数鲁棒性较差,所以继电反馈振荡应在工艺点附近进行。对单极性PID调节器,通过设置继电输出中心点的方法进行继电输出,而中心点的选择应能使对象工作在工艺点附近。由于对象惯性小、易起振,所以继电输出也应较小,继电幅值d选取5%～10%。对振荡曲线在线辨识,用变量参数归一化的方法计算继电振荡时的临界增益,再根据Ziegler-Nichols公式自动计算PID控制器参数。控制过程超调量小于10%,稳态误差小于1%。通过对试验结果的分析比较可知,带滞环继电反馈参数整定方法和微分先行PID算法适用于流量控制。采用微分先行,可以防止设定值阶跃时对流量小惯性对象的冲击而产生振荡。