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類型分類：: 科普知識(shí)

數(shù)據(jù)分類：: 單相導(dǎo)軌開(kāi)關(guān)電源

用Lambda整定PID參數(shù)更利于獲得更好魯棒性

發(fā)布日期：2022-07-16 點(diǎn)擊率：93

上個(gè)世紀(jì)八十年代之前的大多數(shù)整定方法都關(guān)注克服不可測(cè)階躍擾動(dòng)時(shí)的峰值和累積偏差。這種積極行為對(duì)防止激活減災(zāi)系統(tǒng)或啟動(dòng)停車條件非常重要，但是由于魯棒性不足不適合處理實(shí)際問(wèn)題或?qū)崿F(xiàn)其他控制目標(biāo)。整定結(jié)果存在增益大、積分時(shí)間短的問(wèn)題，不可避免地在系統(tǒng)中引起振蕩，難以使系統(tǒng)達(dá)到整體性能最佳的控制目標(biāo)，不適合大多數(shù)化工應(yīng)用。最近的整定方法關(guān)注增加魯棒性、最小化非線性、耦合和振蕩影響并滿足其他過(guò)程目標(biāo)：最大化吸收干擾的緩沖罐液位控制，比值控制的回路協(xié)調(diào)和串級(jí)控制中底層回路的設(shè)定值響應(yīng)等。

Lambda整定是用于減少過(guò)程波動(dòng)的成功方法。從最簡(jiǎn)單的意義上講，Lambda整定以所需的閉環(huán)響應(yīng)速度實(shí)現(xiàn)回路的非振蕩響應(yīng)。通過(guò)選擇一個(gè)閉環(huán)時(shí)間常數(shù)(通常稱為L(zhǎng)ambda)來(lái)設(shè)置響應(yīng)速度。通過(guò)選擇該閉環(huán)時(shí)間常數(shù)，可以在一個(gè)單元過(guò)程中協(xié)調(diào)一組回路的協(xié)調(diào)整定，從而使它們的共同作用有助于建立整個(gè)過(guò)程的理想動(dòng)態(tài)。

Lambda整定概念的基礎(chǔ)可以追溯到1957年Newton，Gould和Kaiser的分析設(shè)計(jì)方法。簡(jiǎn)而言之，一旦知道了過(guò)程模型并且選擇了閉環(huán)特性，該方法就可以直接合成所需的控制器。1968年，EB Dahlin在數(shù)字控制器上的工作為L(zhǎng)ambda整定提供了主要推動(dòng)。Dahlin將所需的閉環(huán)響應(yīng)速度描述為“Lambda”。Dahlin只關(guān)心一階純滯后對(duì)象，而Morari和Chien等人將該技術(shù)推廣到一般的傳遞函數(shù)。設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)是零極點(diǎn)配置，其中控制器零點(diǎn)用于抵消過(guò)程極點(diǎn)。

Lambda整定規(guī)則為針對(duì)速度的整定規(guī)則(例如ZN法、CC法等)提供了強(qiáng)大的替代方法。ZN法、CC法的目標(biāo)是4:1衰減振蕩，而Lambda整定規(guī)則的目標(biāo)是一階純滯后對(duì)設(shè)定值的響應(yīng)。

Lambda整定規(guī)則具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、過(guò)程變量在發(fā)生干擾或設(shè)定值變化后不會(huì)超調(diào)。

2、Lambda整定規(guī)則對(duì)通過(guò)階躍測(cè)試確定過(guò)程純滯后時(shí)間時(shí)所犯的任何錯(cuò)誤的敏感性要低得多。這個(gè)問(wèn)題在時(shí)間常數(shù)為主的過(guò)程中很常見(jiàn)，因?yàn)楹苋菀椎凸阑蚋吖懒诉^(guò)程純滯后時(shí)間。當(dāng)純滯后時(shí)間不正確時(shí)，Ziegler-Nichols和Cohen-Coon整定規(guī)則可能會(huì)給出非常糟糕的結(jié)果。

3、整定非常魯棒，這意味著即使過(guò)程特性與用于整定的過(guò)程相比發(fā)生了較大變化，控制回路也能保持穩(wěn)定。

4、Lambda整定的控制回路可以更好地吸收干擾，并將更少的干擾傳遞給下游過(guò)程。對(duì)于高度耦合過(guò)程，這是一個(gè)非常有吸引力的特性。造紙機(jī)上的控制回路通常使用Lambda整定規(guī)則進(jìn)行整定，以防止整個(gè)機(jī)器由于過(guò)程相互耦合和反饋控制而發(fā)生振蕩。

5、用戶可以為控制回路指定所需的響應(yīng)時(shí)間(實(shí)際上是閉環(huán)時(shí)間常數(shù))。這提供了一個(gè)λ整定因子，可用于加快或減慢回路響應(yīng)。
作者：馮少輝(博士，現(xiàn)從事先進(jìn)控制工作，有一線十幾年工作經(jīng)歷，真正理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程控制專家)

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