MCGS锅炉水温与循环水流量串级PID控制系统仿真+答辩PPT(6)
2．将副调节器的比例度置于所求得的δ2S值上，且把副回路作为主回路中的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主回路的比例度δ1S和振荡周期T1S。
3．根据求取的δ1S、T1S和δ2S、T2S值，按单回路系统衰减曲线法整定公式计算主、副调节器的比例度δ、积分时间TI和微分时间Td的数值。
4．按“先副后主”，“先比例后积分最后微分”的整定程序，设置主、副调节器的参数，再观察过渡过程曲线，必要时进行适当调整，直到过程的动态品质达到满意为止。
（3） 一步整定法
由于两步整定法要寻求两个4：1的衰减过程，这是一件很花时间的事。因而对两步整定法做了简化，提出了一步整定法。所谓一步整定法，就是根据经验先确定副调节器的参数，然后将副回路作为主回路的一个环节，按单回路反馈控制系统的整定方法整定主调节器的参数。
具体的整定步骤为：
1．在工况稳定，系统为纯比例作用的情况下，根据K02/δ2＝0.5这一关系式，通过副过程放大系数K02，求取副调节器的比例放大系数δ2或按经验选取，并将其设置在副调节器上。
2．按照单回路控制系统的任一种参数整定方法来整定主调节器的参数。
3．改变给定值，观察被控制量的响应曲线。根据主调节器放大系数K1 和副调节器放大系数K2的匹配原理，适当调整调节器的参数，使主参数品质指标最佳。
4．如果出现较大的振荡现象，只要加大主调节器的比例度δ或增大积分时间常数TI，即可得到改善。
2.2.4 PID参数对系统影响
PID参数的整定就是合理的选择PID三参数。从系统的稳定性、响应速度，超调量和稳态精度等各方面考虑问题，三参数的作用如下：
1．比例参数KP的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。随着KP的增大系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但是系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。KP取值过小，调节精度降低，响应速度变慢，调节时间加长，使系统的动静态性能变坏。
2．积分作用参数Ti的一个最主要作用是消除系统的稳态误差。Ti越大系统的稳态误差消除的越快，但Ti也不能过大，否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。若Ti过小，系统的稳态误差将难以消除，影响系统的调节精度。另外在控制系统的前向通道中只要有积分环节总能做到稳态无静差。从相位的角度来看一个积分环节就有90° 的相位延迟，也许会破坏系统的稳定性。
3．微分作用参数Td的作用是改善系统的动态性能，其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。但Td不能过大，否则会使响应过程提前制动，延长调节时间，并且会降低系统的抗干扰性能。
PID参数的整定必须考虑在不同时刻三个参数的作用以及相互之间的互联关系。
3控制系统建模
3.1系统模型的组建
3.1.1 主要零部件选型
本系统以锅炉水温为主要控制对象，以进水流量为辅助控制对象。目的是在一定加热功率下，控制水温的恒定。其流程图如图所示：
图3.1 测量被控对象阶跃响应流程图
其中，水箱采用有机玻璃，机械强度较高，有一定的耐热耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好。水泵使用磁力泵220V输出驱动，考虑到水泵扰动对整个系统扰动的影响，可采用变频磁力泵，或者在磁力泵上增加变频器。调节阀采用智能直行程电动调节阀用来对控制回路的流量进行调节，控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高，操作方便。锅炉使用恒定输出的电加热锅炉。温度是本设计非常重要的参数，他的精确性会影响到整个系统的稳定，所以采用Pt100铂热电阻为温度传感器，它的阻值跟温度的变化成正比，非常适合水温测量，能降低测量误差。流量计采用涡轮流量计，涡轮流量计精准高，重复性好，零点漂移抗干扰能力强非常适合控制系统的实用。