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何為控制回路的同相位振蕩?何為同相位振蕩的處理三原則?

閱讀:2發(fā)布時間:2026-9-1

什么是控制回路的同相位振蕩?當(dāng)一個控制回路投自動時,表現(xiàn)出有規(guī)律的振蕩。有三種的情況:

1、非線性振蕩
過程變量方波,輸出鋸齒波。這是PID控制器輸出非線性造成的,消除非線性是此時的。消除方法包括工作點(diǎn)移動、調(diào)校定位器、維修或更換等;


2、異相位振蕩
當(dāng)PID控制器輸出在頂點(diǎn)時,過程變量正好在設(shè)定值附近。這是積分作用太強(qiáng)的表現(xiàn),減弱積分作用是此時的。如果還是異相位振蕩就繼續(xù)大幅度的減弱積分作用,直到異相位振蕩消失。液位控制的異相位振蕩很常見;


3、同相位振蕩
當(dāng)PID控制器輸出在頂點(diǎn)時,過程變量也正好在遠(yuǎn)離設(shè)定值的頂點(diǎn)附近。此時根據(jù)根因的不同,處理的原則有三種:①消除振蕩源;②降低比例作用;③增加比例作用。

相位振蕩的處理原則
1、手動振蕩消失
把控制回路設(shè)置為手動模式時振蕩消失,則說明振蕩是比例作用太強(qiáng)或者耦合回路引起的。一般把比例增益除以3,就不會振蕩了。如果是耦合回路引起的振蕩,任何一個耦合回路把比例增益除以3,都可以不振蕩。如果對控制性能不滿意可以適當(dāng)加強(qiáng)積分作用。如果還是不滿意可以考慮前饋或者串級的復(fù)雜控制方案。如果還是不滿意可以降低預(yù)期或者改進(jìn)設(shè)備。


2、手動振蕩加劇
把控制回路設(shè)置為手動模式時,振蕩周期不變振蕩幅度變大,則說明振蕩是外部干擾引起的。一定有另一個等幅振蕩的控制回路在影響該控制回路。這個控制回路往往在上游設(shè)備上,比如在某丁二烯裝置上通過整定一個塔的壓力控制,解決了后面第三個塔的溶劑換上波動問題。為了在振蕩源消除干擾,采用從前到后,從外到內(nèi),對所有相關(guān)控制回路進(jìn)行整定。如果不能消除振蕩源,就只能加強(qiáng)比例作用以對抗擾動。


3、手動振蕩不變
把控制回路設(shè)置為手動模式時,振蕩變化不大。可能是測量有噪聲也可能是控制作用太弱了。此時推薦的做法是適當(dāng)增加濾波,并把比例增益至少乘以3看看振蕩情況。如果振蕩幅度沒有變大可以繼續(xù)加強(qiáng)比例作用。下圖的整定就是用了工程方法,比例增益是原來的10倍。


“",這句整定的口訣僅僅適用于單回路的情況。在實(shí)際整定過程中要有全局觀和系統(tǒng)觀,具體情況具體分析,根因不同解決的方法也非常不同。既要直面現(xiàn)實(shí)承認(rèn)問題,也不要刻舟求劍機(jī)械照搬。參數(shù)整定時要膽大心細(xì)。在現(xiàn)場工作因?yàn)樾》鹊膮?shù)調(diào)整,工程師都做過嘗試,所以筆者調(diào)整的幅度會大很多。


即便有了同相位振蕩的處理三原則,也可能還是不能解決問題。原因可能是參數(shù)調(diào)整的幅度也可能是更復(fù)雜的問題。


給大家留一個問題:如果當(dāng)PID控制器輸出在頂點(diǎn)時,過程變量既不在設(shè)定值附近,也不在頂點(diǎn)附近,而是在設(shè)定值和頂點(diǎn)之間。此時應(yīng)該如何處理呢?


作者:馮少輝博士


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