调节质量流量控制器与压力控制器的PID,实现迅速稳定的阀门控制

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无论您是要在一台崭新的质量流量控制器上初设设定值,还是打算将一台之前使用过的压力控制器挪用到新的过程系统中,有些时候可能需要对设备进行下微调以实现最佳的控制稳定性,可通过修正PID数值来平衡控制器到达设定值的速度及趋于稳定的程度。如用户下单时无特殊要求,艾里卡特质量流量控制器及压力控制器出厂时的PID为一组适用于绝大多数应用的默认数值,但其实所有应用都有其特殊性,这些参数看似非常随意且无规律可循,因而通常会造成客户在决定PID参数的时候更像是在碰运气,结果自然可想而知。下文我们就来介绍下PID调节背后的原理以及现场调节的一些小技巧。

比例,积分,微分

我们先来了解下正式的定义,P,I,D分别代表控制算法中的三个组成部分:比例,积分,微分。

比例

阀门驱动的准则之一是比例偏差,指的是系统读数与设定值间的差异,该偏差乘以P值后的数值被赋予求和地址位。由此可见,如果实际读数与设定值之间的差异很大,控制器就会快速驱动阀门工作以试图到达设定值,可以把它看作踩油门。

微分

根据微积分函数表达式y=T(dx/dt),微分是变量(x)对时间(t)的求导。就质量流量控制器而言,流量值就是这个变量(x)。PID控制算法会将求和地址位数值,减去dx/dt乘以D值后的值,作为阻尼项,因而可以将D值理解为刹车。下面视频为您演示了如何调节分别代表油门与刹车的P值与D值。

积分

由微积分曲线图可知,积分是某两点区间内曲线下方包围的面积,通常即起始时间点与结束时间点。说得更实际点,就是从零点开始的读数总和或误差总和。调节P值和D值仅着力于当下或前一刻的测量状态,I值则利用更多较早的数据将当前系统读数修正至设定值。艾里卡特大多数将质量流量控制器、压力控制器的I值设为零,P值与D值被计入以每秒1000次的速度更新的求和地址位,免除用户输入I值的必要。求和地址位的数值即用来按比例地控制阀门开度。

PD2I

艾里卡特双阀门设备—— MCD双向质量流量控制器及PCD双阀压力控制器,仍会用到I值调节,但与传统PID算法略有不同,采用的是艾里卡特自行创建的一种特殊的、包含预测功能的PD2I算法。这也是为什么常规的PID调节方法不适用于MCD与PCD系列设备。PD2I算法较为复杂,单阀质量流量控制器与压力控制器一般不适用。如您在调节双阀质量流量控制器或压力控制器的PID过程中遇到困难,请联系我们

实现迅速、稳定的阀门控制

上述理论定义只有运用到实际操中才会变得有意义。通常,用户遇到最普遍的问题就是设定值振荡。P值与D值过调后会怎么样?最典型的解决方法就是在维持D值不变的情况下减小P值,只有当P、D到达一理想的平衡点时,过程变量才能以较快的速度趋于设定值。另一方面,P值如果太小的话也会致使P、D失去平衡,从而导致系统振荡。我们在之前的博客中曾演示过通过示波器观察调节PID后的阀门响应曲线图

为什么有时候同一台质量流量控制器或压力控制器在某一系统中工作状态良好,切换到另一参数下后便略显不尽人意?这时我们就需要查看下该应用过程。通常在入口压力较高时会出现振荡,由于仅利用了阀门开度的一小部分,这种情况往往比较难调整。入口压力较高时,阀门只需微开就能到达满量程流量,可调整的空间十分有限。如果能降低系统入口压力,即可加大阀门开度,从而增加可调整的空间。气体切换也会对设备整调产生影响,比如:氩气和氦气的特性完全不同,切换气体后便须对P值进行适当调节以实现控制优化。

如果您在采购前就知道过程系统的运行工况,请告诉我们!艾里卡特可根据用户提供的工况选择合适的阀门、并将PID调至用于该工况的最佳数值。也是因为这个原因,艾里卡特一直要求用户在订购质量流量控制器和压力控制器时提供进口压力、出口压力等参数,对于双阀门压力控制器与双向质量流量控制器,我们还需要用户提供被控过程系统的体积。我们会在实验室里模拟该工况并对设备进行标定,以确保户收到设备后可立即使用。

如您有任何阀门调节的疑问,请联系我们

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