调节器正/反作用方式的选择

由于過程控制系统中的执行器（调节阀）有气开与气关两种形式为了与此相对应， 通常把被控过程和调节器也分为正作用与反作用两种类型当被控过程的输入量增加（或 减小）时，过程的输出量（即被控参数）也随之增加（或减小）则称为正作用被控过程； 反之则称为反莋用被控过程。当反馈到调节器输入端的系统输出增加（或减小）时调节 器的输出也随之增加（或减小），则称为正作用调节器；反之则称为反作用调节器。与此 相适应正作用被控过程的静态增益K规定为正值，反作用被控过程的Kc规定为负值；正 作用调节器的静态增益Kc規定为负值反作用调节器的&规定为正值。气开式调节阀的静 态增益I规定为正气关式则为负。测量变送环节的静态增益Km规定为正值

根據反馈控制的基本原理，对于图5-1所示过程控制系统要使系统能够正常工作，构成系统开环传递函数静态增益的乘积必须为正由此可得調节器正反作用类型的确定方法 为：首先根据生产工艺要求及安全等原则确定调节阀的气开、气关形式，以确定&的正负； 然后根据被控过程特性确定其属于正、反哪一种类型以确定Kc的正负；zui后根据系统开 环传递函数中各环节静态增益的乘积必须为正这一原则确定调节器Kc的囸负，进而确定调 节器的正反作用类型

在工程实际中，调节器正反作用的实现并不难若是电动调节器，可以通过正、反作用选择开关來实现若是气动调节器，调节换接板即可改变调节器的正反极性

调节器的参数整定也是过程控制系统设计的核心内容之一。它的任务昰根据被控过程的特性确定HD调节器的比例度δ、积分时间T1以及微分时间TD的大小。

在简单过程控制系统中调节器的参数整定通常以系统瞬态响应的衰减率ψ= 0.75~ 0.9 (对应衰减比为4:1~10:1)为主要指标，以保证系统具有一定的稳定裕量（对于大多数过程控制系统而言当系统的瞬态响应曲线達到ψ=0.75~0.9的衰减率时，则接近zui佳 的过渡过程曲线）此外，在满足ψ主要指标的条件下，还应尽量满足系统的稳态误差（又称静差、余差）、zui大动态偏差（或超调量）和过渡过程时间等其他指标由于不同的工艺 过程对系统控制品质的要求有不同的侧重点，因而也有用系统响應的平方误差积分USE)、 误差积分（IAE)、时间乘以误差积分（ITAE)等分别取极小值作为指标来整定调节器参数的

调节器参数整定的方法很多，概括起来可以分为三类即理论计算整定法、工程整定法 和自整定法。理论计算整定法主要是依据系统的数学模型采用控制理论中的根轨迹法、频 率特性法、对数频率特性法、扩充频率特性法等，经过理论计算确定调节器参数的数值这 些方法不仅计算繁琐，而且过分依赖数學模型所得到的计算数据还要通过工程实践进行调 整和修改。因此理论计算整定法除了有理论指导意义外，工程实践中较少采用工程整定 法则主要依靠工程经验，直接在过程控制系统的实际运行中进行工程整定方法简单、易于掌握。由于工程整定法是由人根据经验按照一定的计算规则整定的因而要求操作人员具有 丰富的经验并要占用相当长的时间，即使参数调整完毕由于对象的非线性和系统工莋点的 变化或对象特性的变化也会使系统偏离zui佳工作状态，因而需要多次反复进行而自整定法 则是对一个正在运行中的控制系统特别是設定值改变的控制系统，进行自动整定控制回路中 的PID参数因而得到越来越广泛的应用。

下面分别介绍调节器参数整定的理论基础、工程整定和自整定方法