PID回路的正作用/反作用与阀门类型的关系

显示全部楼层 · 2012-2-5 16:23:00

本文的阀门部分的例子由西华大学郑萍教授提供。    PID的正/反作用指的是PID的输出与反馈之间的关系，在开环状态下，增加PID输出导致反馈增加，减少PID输出导致反馈减小的是正作用；相反增加PID输出导致反馈减小，减少PID输出导致反馈增加的是反作用。
比如电加热温控系统，增加加热功率会导致被控对象的温度升高，停止加热会导致被控对象的温度降低，这就是一个典型的正作用系统。同样是温控系统，制冷则恰恰相反，压缩机的输出功率增加，导致被控对象温度的降低，压缩机停止工作，会导致被控对象温度的上升，这就是反作用系统。
正作用时PID的增益应取正数，反作用时增益应取负数。
调节阀（执行机构）也有正作用和反作用。调节阀分为气开阀和气关阀。
气开阀属于正作用，其给定信号0~100%对应阀门开度0~100%。
气关阀属于反作用，其给定信号0~100%对应阀门开度100~0%。
下面举例说明调节阀类型与闭环系统正作用、反作用的关系。
【例1】一个控制蒸汽加热系统的气开阀在系统的入口。
在热损耗一定的状况下，增加阀门的开度导致被控对象温度升高，减小阀门开度导致被控对象温度降低，这是一个正作用的系统。
采用FB58功能块,  设定值和反馈值均为温度，比例增益为正值，控制值输出0~100%对应阀门开度给定0~100%，断气或PLC停机状态下，阀门全关。
【例2】一个气关阀控制蒸汽压力系统（阀在压力系统的出口）。
在进气压力一定的状况下，增加控制器输出，导致阀门开度减小，系统压力增加。减小控制器输出，导致阀门开度增加，系统压力减小，这是一个正作用系统。
采用FB41功能块,  设定值和反馈值均为压力，比例增益为正值，控制值输出0~100%对应阀门开度给定100~0%，断气或PLC停机状态下，阀门全开。
【例3】一个气开阀控制一个蒸汽压力系统（阀在压力系统的出口）。
在进气压力一定的状况下，增加控制器输出，导致阀门开度增加，系统压力减小。减小控制器输出，导致阀门开度减小，系统压力增大，这是一个反作用系统。
采用FB41功能块,  设定值和反馈值均为压力，比例增益为负值，控制值输出0~100%对应阀门开度给定0~100%，断气或PLC停机状态下，阀门全关。