第7章簡樸控制系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代石油化工等過程裝置的日益大型化、復雜化，智能儀表和計算機控制系統(tǒng)的

日益普及，各類控制系統(tǒng)特別是復雜控制和先進控制系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中的作用越來越顯得

重要。目前，占控制系統(tǒng)絕大多數(shù)的仍然是簡樸控制系統(tǒng)，簡樸控制系統(tǒng)也是各類復雜控

制和先進控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，掌握簡樸控制系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計方法非常重要。由

于簡樸控制系統(tǒng)的工作原理在前述章節(jié)已做介紹與討論，本章以簡樸控制系統(tǒng)的設(shè)計、投

運與整定為重要內(nèi)容。

7.1簡樸控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成

從第一章已知，自動控制系統(tǒng)是由被控對象和自動化裝置兩大部分組成，即

一測量元件及變送器

一自動化裝置—二自動控制器（調(diào)節(jié)器）

自動控制系統(tǒng)"（起控制作用）一執(zhí)行器（控制閥）

一被控對象-受控制的物理裝置（生產(chǎn)設(shè)備）

（對象）

由于構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的這兩大部分（重要是指自動化裝置）的數(shù)量、連接方式及其目的

不同，自動控制系統(tǒng)可以有許多類型。所謂簡樸控制系統(tǒng)，通常是指由一個測量元件及變

送器、一個控制器、一個控制閥和一個對象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此也稱為單回路

控制系統(tǒng)。

圖7-1所示的液位控制系統(tǒng)與圖7-2所示的溫度控制系統(tǒng)都是簡樸控制系統(tǒng)的例子。

圖7-1所示的液位控制系統(tǒng)中，貯槽是被控對象，液位是被控變量，變送器LT將反映

液位高低的信號送往液位控制器LC。控制器的輸出信號送往執(zhí)行器，改變控制閥開度使貯

槽輸出流量發(fā)生變化以維持液位穩(wěn)定。

圖74液位控制系統(tǒng)圖7?2溫度控制系統(tǒng)

圖7-2所示的溫度控制系統(tǒng)，是通過改變進入換熱器的載熱體流量，以維持換熱器出口

物料的溫度在工藝規(guī)定的數(shù)值上。

需要說明的是在本系統(tǒng)中畫出了變送器LT及TT這個環(huán)節(jié)，根據(jù)第一章中所介紹的控

制流程圖，按自控設(shè)計規(guī)范，測量變送環(huán)節(jié)是被省略不畫的，所以在本書以后的控制系統(tǒng)

圖中，也將不再畫出測量、變送環(huán)節(jié)，但要注旨在實際的系統(tǒng)中總是存在這一環(huán)節(jié)，只是

在畫圖時被省略罷了。

圖7-3是圖7-1和圖7-2所示控制系統(tǒng)的方塊圖，也簡樸控制系統(tǒng)的典型方塊圖。由圖

可知，簡樸控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象（簡稱對象）、測量變送環(huán)節(jié)、控制器

和執(zhí)行器。對于不同對象的簡樸控制系統(tǒng)（例如圖7-1和圖7-2所示的系統(tǒng)），盡管其具體裝

置與變量不相同，但都可以用相同的方塊圖來表達，這就便于對它們的共性進行研究。

干擾

圖7?3簡樸控制系統(tǒng)方塊圖

由圖7-3還可以看出，在該系統(tǒng)中有著一條從系統(tǒng)的輸出端引向輸入端的反饋路線，也

就是說該系統(tǒng)中的控制器是根據(jù)被控變量的測量值與給定值的偏差來進行控制的，這是簡

樸反饋控制系統(tǒng)的又一特點。

簡樸控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡樸，所需的自動化裝置數(shù)量少，投資低，操作維護也比較

方便，并且在一般情況下，都能滿足控制質(zhì)量的規(guī)定。因此，這種控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過

程中得到了廣泛的應用。據(jù)某大型化肥廠記錄，簡樸控制系統(tǒng)約占控制系統(tǒng)總數(shù)的85%左

右。

由于簡樸控制系統(tǒng)是最基本的、應用最廣泛的系統(tǒng)，因此，學習和研究簡樸控制系統(tǒng)

的結(jié)構(gòu)、原理及使用是十分必要的。同時，簡樸控制系統(tǒng)是復雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，學會了

簡樸控制系統(tǒng)的分析，將會給復雜控制系統(tǒng)的分析和研究提供很大的方便。

前面兒章已經(jīng)分別介紹了組成簡樸控制系統(tǒng)的各個組成部分，涉及被控對象、測量變

送裝置、控制器、執(zhí)行器等。木章將介紹組成簡樸控制系統(tǒng)的基本原則；被控變量及操縱

變量的選擇；控制器控制規(guī)律的選擇及控制器參數(shù)的工程整定等。

7.2被控變量的選擇

自動控制的目的：使生產(chǎn)過程自動按照預定的目的進行，并使工藝參數(shù)保持在預先設(shè)

定的數(shù)值上（或按預定規(guī)律變化）。生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值（或按一定規(guī)律

變化）的變量稱為被控變量。在構(gòu)成一個自動控制系統(tǒng)時，被控變量的選擇十分重要，它關(guān)

系到系統(tǒng)能否達成穩(wěn)定操作、增長產(chǎn)量、提高質(zhì)量、改善勞動條件、保證安全等目的，關(guān)

系到控制方案的成敗。假如被控變量選擇不妥，不管組成什么型式的控制系統(tǒng)，也不管配

上多么精密先進的工業(yè)自動化裝置，都不能達成預期的控制效果。

被控變量的選擇是與生產(chǎn)工藝密切相關(guān)的，而影響一個生產(chǎn)過程正常操作的因素是很

多的，但并非所有影響因素都要加以自動捽制。所以，必須進一步實際，調(diào)杳研究，分析

工藝，找出影響生產(chǎn)的關(guān)處變量作為被控變量。所謂“關(guān)鍵”變量，是指這樣一些變量:

它們對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及安全具有決定性的作用，而人工操作又難以滿足規(guī)定的；或

者人工操作雖然可以滿足規(guī)定，但是，這種操作是

既緊張而又頻繁的。

根據(jù)被控變量與生產(chǎn)過程的關(guān)系，可分為兩種

類型的控制型式：直接指標控制與間接指標控制。

假如被控變量自身就是需要控制的工藝指標（溫度、

壓力、流量、液位、成分等），則稱為直接指標控制;

假如工藝是按質(zhì)量指標進行操作的，照理應以產(chǎn)品

質(zhì)量作為被控變量進行控制，但有時缺少各種合適

的獲取質(zhì)量信號的檢測手段，或雖能檢測，但信號很薄弱或滯后很大，這時可選取與直接

質(zhì)量指標有單值相應關(guān)系而反映又快的另一變量，如溫度、壓力等作為間接控制指標，進

行間接指標控制。被控變量的選擇，有時是一件十分復雜

的工作，除圖7?4精儲過程示意圖

了前面所說的要找出關(guān)鍵變量外，還要考慮許多其1-精溜塔：2-蒸汽加熱器

他因素，下面先舉一個例子來略加說明，然后再歸納出選擇被控變量的一般原則。

圖7-4是精儲過程的示意圖。它的工作原理是運用被分離物各組分的揮發(fā)度不同，把混

合物中的各組分進行分離,假定該精饋塔的操作是要使塔頂（或塔底）福出物達成規(guī)定的

純度，那么塔頂（或塔底）儲出物的組分XD（或應作為被控變量，由于它就是工藝上

的質(zhì)量指標。

假如檢測塔頂播出物的組分XD（或Xw）尚有困建，或滯后太大，那么就不能直接以XD

（或Xw）作為被控變量進行直接指標控制。這時可以在與XD（或Xw）有關(guān)的參數(shù)中找出合

適的變量作為被控變量，進行間接指標控制。

在二元系統(tǒng)的精儲中，當氣液兩相并存時，塔頂易揮發(fā)組分的濃度XD、塔頂溫度TD、

壓力p三者之間有一定的關(guān)系。當壓力恒定期，組分XD和溫度TD之間存在有單值相應的關(guān)

系。圖7-5所示為苯、甲苯二元系統(tǒng)中易揮發(fā)組分苯的百分濃度與溫度之間的關(guān)系。易揮發(fā)

組分的濃度越高，相應的溫度越低；相反，易揮發(fā)組分的濃度越低，相應的溫度越高。

120

0.125

11o

0.10

0B

Pod

總w

'0.075

蟾K

9O

田0.05

800.025

70

020406080100020406080100

笨的百分含量/%苯的百分含量/%

圖7-5苯-甲苯溶液的T-x圖圖7-6苯-甲苯溶液的p-x圖

當溫度TD恒定期，組分XD和壓力p之間也存在著單值相應關(guān)系，如圖7-6所示。易揮

發(fā)組分濃度越高，相應的壓力也越高；反之，易揮發(fā)組分的濃度越低，相應的壓力也越低。

由此可見，在組分、溫度、壓力三個變量中，只要固定溫度或壓力中的一個，另一個變量

就可以代替XD作為被控變量。在溫度和壓力中，究竟應選哪一個參數(shù)作為被控變量呢？

從工藝合理性考慮，經(jīng)常選擇溫度作為被控變量。這是由于?：第一，在精鐳塔操作中,

壓力往往需要固定。只有將塔操作在規(guī)定的壓力下，才易于保證塔的分離純度，保證塔的

效率和經(jīng)濟性。如塔壓波動，就會破壞本來的汽液平衡，影響相對揮發(fā)度，使塔處在不良

工況。同時，隨著塔壓的變化，往往還會引起與之相關(guān)的其他物料量的變化，影響塔的物

料平衡，引起負荷的波動。第二，在塔壓固定的情況下，精筋塔各層塔板上的壓力基本上

是不變的，這樣各層塔板上的溫度與組分之間就有一定的單值相應關(guān)系。由此可見，固定

壓力，選擇溫度作為被控變量是也許的，也是合理的。

在選擇被控變量時，還必須使所選變量有足夠的靈敏度。在上例中，當XD變化時，溫

度TD的變化必須靈敏，有足夠大的變化，容易被測量元件所感受，且使相應的測量儀表比

較簡樸、便宜。

此外，還要考慮簡樸控制系統(tǒng)被控變量間的獨立性。假如在精饋操作中，塔頂和塔底

的產(chǎn)品純度都需要控制在規(guī)定的數(shù)值，據(jù)以上分析，可在固定塔壓的情況下，塔頂與塔底

分別設(shè)立溫度控制系統(tǒng)。但這樣一來，由于精飾塔各塔板上物料溫度互相之間有一定聯(lián)系，

塔底溫度提高，上升蒸汽溫度升高，塔頂溫度相應亦會提高；同樣，塔頂溫度提高，回流

液溫度升高，會使塔底溫度相應提高。也就是說，塔頂?shù)臏囟扰c塔底的溫度之間存在關(guān)聯(lián)

問題。因此，以兩個簡樸控制系統(tǒng)分別控制塔頂溫度與塔底溫度，勢必導致互相干擾。使

兩個系統(tǒng)都不能正常工作。所以采用簡樸控制系統(tǒng)時，通常只能保證塔頂或塔底一端的產(chǎn)

品質(zhì)量。工藝規(guī)定保證塔頂產(chǎn)品質(zhì)量，則選塔頂溫度為被控變量；若工藝規(guī)定保證塔底產(chǎn)

品質(zhì)量，則選塔底溫度為被控變量。假如工藝規(guī)定塔頂和塔底產(chǎn)品純度都要保證，則通常

需要組成復雜控制系統(tǒng)，增長解耦裝置，解決互相關(guān)聯(lián)問題。

從上面舉例中可以看出，要對的地選擇被控變量，必須了解工藝過程和工藝特點對控

制的規(guī)定，仔細分析各變量之間的互相關(guān)系。選擇被控變量時，一般要遵循下列原則：

①被控變量應能代表一定的工藝操作指標或能反映工藝操作狀態(tài)，一?般都是工藝過程

中比較重要的變量；

②被控變量在工藝操蚱過程中經(jīng)常要受到一些干擾影響而變化。為維持被控變量的恒

定，需要較頻繁的調(diào)節(jié)；

③盡量采用直接指標作為被控變量，當無法獲得宜接指標信號，或其測量和變送信號

滯后很大時，可選擇與直接指標有單值相應關(guān)系的間接指標作為被控變量；

④被控變量應能被測量出來（可測性），并具有足夠大的靈敏度；

⑤選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀；

⑥被控變量應是獨立可控的（可控性）。

7.3操縱變量的選擇

7.3.1操縱變量與干擾變量

在自動控制系統(tǒng)中，把用來克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量稱為操

縱變量。最常見的操縱變量是介質(zhì)的流量。此外，也有以轉(zhuǎn)速、電壓等作為操縱變量的。

在本章第一節(jié)舉的例子中，圖7-1所示的液位控制系統(tǒng)，其操縱變量是出口流體的流量；圖

7-2所示的溫度控制系統(tǒng)，其操縱變量是載熱體的流量。

當被控變量選定以后，接下去應對工藝進行分析，找出有哪些因素會影響被控變量發(fā)

生變化的。一般來說，影響被控變量的外部輸入往往有若干個而不是一個，在這些輸入中,

有些是可控（可以調(diào)節(jié)）的，有些是不可控的。原則上，是在諸多影響被控變量的輸入中

選擇一個對被控變量影響顯著并且可控性良好的輸入，作為操縱變量，而其他未被選中的

所有輸入量則視為系統(tǒng)的干擾。下面舉一實例加以說明。

圖7?7是煉油和化工廠中常見的精饋設(shè)備。假如杈據(jù)工藝規(guī)定，選擇提儲段某塊塔板（一

般為溫度變化最靈敏的板.稱為靈敏板）的溫度作為被控變量。那么，自動控制系統(tǒng)的任

務就是通過維持靈敏板上溫度恒定，來保證塔底產(chǎn)品的成分滿足工藝規(guī)定.

從工藝分析可知，影響提儲段靈敏板溫度T靈的因素重要有：進料的流量（Q入）、成分（x

入）、溫度（T入）、回流的流量（Q⑴、回流液溫度（TIT”）、加熱蒸汽流量（Q蒸）、冷凝器冷卻溫度

及塔壓等等。這些因素都會影響被控變量（T靈）變化，如圖7-8所示。現(xiàn)在的問題是選擇哪一

個變量作為操縱變量。為此，可先將這些影響因素分為兩大類，即可控的和不可控的。

從工藝角度看，本例中只有回流量和蒸汽流量為可控因素，其他一般為不可控因素。當然,

在不可控因素中，有些也是可以調(diào)節(jié)的，例如Q入、塔壓等，只是工藝上一般不允許用這些

變量去控制塔的溫度（由于Q入的波動意味著生產(chǎn)負荷的波動；塔壓的波動意味著塔的工況

不穩(wěn)定，并會破壞溫度與成分的單值相應關(guān)系，這些都是不允許的。因此，將這些影響因

素也當作是不可捽因素）。在兩個可控因素中，蒸汽流量對提馀段溫度影響比起回流量對提

館段溫度影響來說更及時、更顯著。同時，從節(jié)能角度來講，控制蒸汽流量比控制回流量

消耗的能量要小，所以通常應選擇蒸汽流量作為操縱變量。

圖7-7精儲塔流程圖圖入8影響提福段溫度的各種因素示意圖

7.3.2對象特性對選擇操縱變量的影響

前面已經(jīng)說過，在諸多影響被控變量的因素中，一旦選擇了其中一個作為操縱變量，

那么其余的影響因素都成了干擾變量。操縱變量與干擾變量作用在對象上，都會引起被控

變量變化。圖7-9是其示意圖。干擾變量由干擾通道施加在對象上，起著破壞作用，使被控

變量偏離給定值；操縱變量由控制通道施加到對象上，使被控變量回復到給定值，起著校

正作用。這是一對互相矛盾的變量，它們對被控變量的影響都與對象特性有密切的關(guān)系。

因此在選擇操縱變量時，要認真分析對象特性，以提高控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。

（輸入盤）干擾作用

,干擾通遒

對象

控制作用被控變錄

（輸入油）控制通加（輸出量）

操縱變研

圖7?9干擾通道與控制通道之間的關(guān)系圖7/0純滯后。對控制質(zhì)量的影響

（1）對象靜態(tài)特性的影響

在選擇操縱變量構(gòu)成自動控制系統(tǒng)時，一般希望控制通道的放大系數(shù)K。要大些，這是

由于K。的大小表征了操縱變量對被控變量的影響限度。K。越大，表達控制作用對被控變量

影響越顯著，使控制作用更為有效。所以從控制的有效性來考慮，K。越大越好。當然，有

時K。過大，會引起過于靈敏，使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，這也是要引起注意的。

另一方面，對象干擾通道的放大系數(shù)K"則越小越好。K/小，表達干擾對被控變量的

影響不大，過渡過程的超調(diào)量不大，故擬定控制系統(tǒng)時，也要考慮干擾通道的靜態(tài)特性。

總之，在諸多變量都要影響被控變量時，從靜態(tài)特性考慮，應當選擇其中放大系數(shù)大

的可控變量作為操縱變量C

（2）對象動態(tài)特性的影響

①控制通道時間常數(shù)的影響控制器的控制作用，是通過控制通道施加十對象去影響

被控變量的。所以控制通道的時間常數(shù)不能過大，否則會使操縱變量的校正作用遲緩、超

調(diào)量大、過渡時間長。規(guī)定對象控制通道的時間常數(shù)T小一些，使之反映靈敏、控制及時,

從而獲得良好的控制質(zhì)量。例如在前面列舉的精鏘塔提鏘段溫度控制中，由于回流量對提

鐳段溫度影響的通道長，時間常數(shù)大，而加熱蒸汽量對提微段溫度影響的通道短，時間常

數(shù)小，因此選擇蒸汽量作為操縱變量是合理的。

②控制通道純滯后G的影響控制通道的物料輸送或能量傳遞都需要一定的時間。這

樣導致的純滯后“對控制質(zhì)量是有影響的。圖7-10所示為純滯后對控制質(zhì)量影響的示意圖。

圖中C表達被控變量在干擾作用下的變化曲線（這時無校正作用）；A和B分別表達無

純滯后和有純滯后時操縱變量對被控變量的校正作用；D和E分別表達無純滯后和有純滯

后情況下被控變量在干擾作用與校正作用同時作用下的變化曲線。

對象控制通道無純滯后時，當控制器在to時間接受正偏差信號而產(chǎn)生校正作用A,使

被控變量從to以后沿曲線D變化；當對象有純滯后火時，控制器雖在to時間后發(fā)出了校正

作用，但由于純滯后的存在，使之對被控變量的影響推遲了s時間，即對被控變量的實際

校正作用是沿曲線B發(fā)生變化的。因此被控變量則是沿曲線E變化的。比較E、D曲線，

可見純滯后使超調(diào)量增長：反之，當控制器接受負偏差時所產(chǎn)生的校正作用，由于存在純

滯后，使被控變量繼續(xù)下降，也許導致過渡過程的振蕩加劇，以致時間變長，穩(wěn)定性變差。

所以，在選擇操縱變量構(gòu)成控制系統(tǒng)時，應使對象控制通道的純滯后時間TO盡量小。

③干擾通道時間常數(shù)的影響干擾通道的時間常數(shù)17”

越大，表達干擾對被控變量的影響越緩慢，這是有助于控制--------------

后卬即干擾對被控變量的影響推遲了時間打，因而，控制（x\

作用也推遲了時間卬使整個過渡過程曲線推遲了時間3T

只要控制通道不存在純滯后，通常是不會影響控制質(zhì)量的，如圖7-11所示。

7.3.3操縱變量的選擇原則

根據(jù)以上分析，概括來說，操縱變量的選擇原則重要有以下幾條。

①操縱變量應是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。圖7-11干擾通道純滯后守的影響

②操縱變量一般應比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏。為此，應通過合理選擇操

縱變量，使控制通道的放大系數(shù)適當大、時間常數(shù)適當小(但不宜過小，否則易引起振蕩)、

純滯后時間盡量小。為使其他干擾對被控變量的影響減小，應使干擾通道的放大系數(shù)盡也

許小、時間常數(shù)盡也許大c

③在選擇操縱變量時，除了從自動化箱度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)

濟性。一般說來，不宜選擇生產(chǎn)負荷作為操縱變量，由于生產(chǎn)負荷直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量,

是不宜經(jīng)常波動的。此外，從經(jīng)濟性考慮，應盡也許地減少物料與能量的消耗C

7.4測量元件特性的影響

測量變送裝置是控制系統(tǒng)中獲取信息的裝置，也是系統(tǒng)進行控制的依據(jù)。所以，規(guī)定

它能對的地、及時地反映被控變量的狀況。假如測量不準確，使操作人員把不正常工況誤

認為是正常的，或把正常工況認為不正常，形成混亂，甚至會解決錯誤導致事故。測量不

準確或不及時，會產(chǎn)生失調(diào)或誤調(diào)，影響之大不容忽視。

7.4.1測量元件的時間常數(shù)

測量元件，特別是測溫元件，由于存在熱阻和熱容，它自身具有一定的時間常數(shù)，因

而導致測量滯后。

測量元件時間常數(shù)對測量的影響，如圖7-12所示。若被控變量y作階躍變化時，測量

值z慢慢靠近y,如(a)所示，顯然，前一段兩者差距很大；若y作遞增變化，而z則一直跟

不上去，總存在著偏差，如(b)所示；若y作周期性變化，z的振蕩幅值將比y減小，并且落

后一個相位，如⑹所示。

圖7?12測量元件時間常數(shù)的影響

測量元件的時間常數(shù)越大，以上現(xiàn)象更加顯著。假如將一個時間常數(shù)大的測量元件用

于控制系統(tǒng)，那么，當被控變量變化的時候，由于測量值不等于被控變量的真實值，所以

控制器接受到的是一個失真信號，它不能發(fā)揮對的的校正作用，控制質(zhì)量無法達成規(guī)定。

因此，控制系統(tǒng)中的測量元件時間常數(shù)不能太大，最佳選用惰性小的快速測量元件，例如

用快速熱電偶代替工業(yè)用普通熱電偶或溫包。必要時也可以在測量元件之后引入微分作用，

運用它的超前作用來補償測量元件引起的動態(tài)誤差。

當測量元件的時間常數(shù)Tm小于對象時間常數(shù)的1/10時，對系統(tǒng)的控制質(zhì)量影響不大。

這時就沒有必要盲目追求小時間常數(shù)的測量元件。

有時，測量元件安裝是否對的，維護是否得當，也會影響測量與控制。特別是流量測

量元件和溫度測量元件，列如工業(yè)用的孔板、熱電偶和熱電阻元件等。如安裝不對的，往

往會影響測量精度，不能對的地反映被控變量的變化情況，這種測量失真的情況當然會影

響控制質(zhì)量。同時，在使用過程中要經(jīng)常注意維護、檢查，特別是在使用條件比較惡劣的

情況（如介質(zhì)腐蝕性強、易結(jié)晶、易結(jié)焦等）下，更應當經(jīng)常檢查，必要時進行清理、維

修或更換。例如當用熱電偶測量溫度時，有?時會因使用一段時間后，熱電偶表面結(jié)晶或結(jié)

焦，使時間常數(shù)大大增長，以致嚴重地影響控制質(zhì)量。

7.4.2測量元件的純滯后

當測量存在純滯后時，也和對象控制通道存在純滯后同樣，會嚴重地影響控制質(zhì)量。

測量的純滯后有時是由于測量元件安裝位置引起的。例如圖7-13中的pH值控制系統(tǒng),

圖7-13PH值控制系統(tǒng)示意圖

假如被控變量是中和槽內(nèi)出口溶液的pH值，但作為測量元件的測量電極卻安裝在遠離

中和槽的出口管道處，并且將電極安裝在流量較小、流速很慢的副管道（取樣管道）上。

這樣一來，電極所測得的信號與中和槽內(nèi)溶液的pH值在時間上就延遲了一段時間“，其大

小為：

--_A+，2

ro-—+—

匕％

式中，/1，/2—分別為電極離中和槽的主、副管道的長度；

VI，也一分別為主、副管道內(nèi)流體的流速。

這一純滯后使測量信號不能及時反映中和槽內(nèi)溶液pH值的變化，因而減少了控制質(zhì)

量。目前，以物性作為被控變量時往往都有類似問題，這時引入微分作用是徒勞的，加得

不好，反而會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。所以在測量元件的安裝.匕一定要注意盡量減小純滯后。

對于大純滯后的系統(tǒng)，簡樸控制系統(tǒng)往往是無法滿足控制規(guī)定的，須采用復雜控制系統(tǒng)。

7.4.3信號的傳送滯后

信號傳送滯后通常涉及測量信號傳送滯后和控制信號傳送滯后兩部分。

測量信號傳送滯后是指由現(xiàn)場測量變送裝置的信號傳送到控制室的控制器所引起的滯

后。對于電信號來說，可乂忽略不計，但對于氣信號來說，由于氣動信號管線具有一定的

容量，所以，會存在一定的傳送滯后。

控制信號傳送滯后是指由控制室內(nèi)控制器的輸出控制信號傳送到現(xiàn)場執(zhí)行器所引起的

滯后。對于氣動薄膜控制閥來說，由于膜頭空間具有較大的容量，所以控制器的輸出變化

到引起控制閥開度變化，往往具有較大的容量滯后，這樣就會使得控制不及時，控制效果

變差。

信號的傳送滯后對控制系統(tǒng)的影響基本上與對象控制通道的滯后相同，應盡量減小。

所以，一般氣壓信號管路不能超過3()()m,直徑不能小于6mm,或者用閥門定位器、氣動繼

動器增大輸出功率，以減小傳送滯后。在也許的情況下，現(xiàn)場與控制室之間的信號盡量采

用電信號傳遞，必要時可用氣一電轉(zhuǎn)換器將氣信號轉(zhuǎn)換為電信號，以減小傳送滯后。

7.5控制器控制規(guī)律的選擇

在選擇控制器時，不僅要擬定控制器的控制規(guī)律，并且要擬定控制器的正、反作用。

7.5.1控制器控制規(guī)律的擬定

前面已經(jīng)講過，簡樸控制系統(tǒng)是由被控對象、控制器、執(zhí)行器和測量變送裝置四大基

本部分組成的。在現(xiàn)場控制系統(tǒng)安裝完畢或控制系統(tǒng)投運前，往往是被控對象、測量變送

裝置和執(zhí)行器這三部分的特性就完全擬定了，不能任意改變。這時可將對象、測量變送裝

置和執(zhí)行器合在一起，稱之為廣義對象。于是控制系統(tǒng)可當作由控制器與廣義對象兩部分

組成，如圖7-14所示。在廣義對象特性已經(jīng)擬定的情況下，如何通過控制器控制規(guī)律的選

擇與控制器參數(shù)的工程整定，來提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量，這就是本節(jié)與下一節(jié)

所要討論的重要問題。

干擾

給定值---------1被控變量測量值

二-----O-*控制器廣義對象

圖7?14簡樸控制系統(tǒng)簡化方塊圖

目前工業(yè)上常用的控制器重要有三種控制規(guī)律：比例控制規(guī)律(P)比例積分控制規(guī)律

(PI)和比例積分微分控制規(guī)律(PID)o

選擇哪種控制規(guī)律重要是根據(jù)廣義對象的特性和工藝的規(guī)定來決定的。下面分別說明

各種控制規(guī)律的特點及應用場合。

（1）比例控制器（P）

比例控制器是具有比例控制規(guī)律的控制器，它的輸出p與輸入偏差e（事實上是指它們

的變化量）之間的關(guān)系為：

p=KPe

比例控制器的可調(diào)整參數(shù)是比例放大系數(shù)KP，或比例度3,對于單元組合儀表來說，它

們的關(guān)系為：

^>=—xlOO%

比例控制器的特點是；控制器的輸出與偏差成比例，即控制閥門位置與偏差之間具有

一一相應關(guān)系。當負荷變化時，比例控制器克服干擾能力強、控制及時、過渡時間短。在

常用控制規(guī)律中，比例作用是最基本的控制規(guī)律，不加比例作用的控制規(guī)律是很少采用的。

但是，純比例控制系統(tǒng)在過渡過程終了時存在余差。負荷變化越大，余差就越大。

比例控制器合用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、工藝上沒有提出無差規(guī)定的系

統(tǒng)，例如中間貯槽的液位、精飾塔塔釜液位以及不太重要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)等。

（2）比例積分控制器（PD

比例積分控制潛是具有比例積分控制規(guī)律的控制潛。它的輸出p與輸入偏差e的關(guān)系

為：

J

p=Kl^e±—^edi

比例積分控制器的可調(diào)整參數(shù)是比例放大系數(shù)KP（或比例度b）和積分時間Tie

比例積分控制器的特點是：由于在比例作用的基礎(chǔ)上加上積分作用，而積分作用的輸

出是與偏差的積提成比例，只要偏差存在，控制器的輸出就會不斷變化，直至消除偏差為

止。所以采用比例積分控制器，在過渡過程結(jié)束時是無余差的，這是它的顯著優(yōu)點。但是,

加上積分作用，會使穩(wěn)定性減少，雖然在加積分作用的同時，可以通過加大比例度，使穩(wěn)

定性基本保持不變，但超調(diào)量和振蕩周期都相應增大，過渡過程的時間也加長C

比例積分控制器是使用最普遍的控制器。它合用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、

工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。例如流量、壓力和規(guī)定嚴格的液位控制系統(tǒng)，常采用比例

積分控制器。

(3)比例積分微分控制器(PID)

比例積分微分控制器是具有比例積分微分控制規(guī)律的控制器，常稱為三作用(PID)控制

器。抱負的三作用控制器，其輸出p與輸入偏差e之間具有下列關(guān)系：

P=Kp6+,］《力+7^5

比例積分微分控制器的可調(diào)整參數(shù)有三個，即比例放大系數(shù)KP(或比例度0、積分時間

Ti和微分時間TDO

比例積分微分控制器的特點是：微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度成比

例，它對克服對象的滯后有顯著的效果。在比例的基礎(chǔ)上加上微分作用能提高穩(wěn)定性，再

加上積分作用可以消除余差。所以，適當調(diào)整5、THTD三個參數(shù)，可以使控制系統(tǒng)獲得較

高的控制質(zhì)量。

比例積分微分控制器合用于容量滯后較大、負荷變化大、控制質(zhì)量規(guī)定較高的系統(tǒng)，

應用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)與成分控制系統(tǒng)。對于滯后很小或噪聲嚴重的系統(tǒng)，應避免

引入微分作用，否則會由于被控變量的快速變化引起控制作用的大幅度變化，嚴重時會導

致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。

值得提出的是，目前生產(chǎn)的模擬式控制器一般都同時具有比例、積分、微分三種作用。

只要將其中的微分時間TD置于0,就成了比例積分控制器，假如同時將積分時間Ti置于無

窮大，便成了比例控制器,

7.5.2控制器正、反作用的擬定

前面已經(jīng)講到過，自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。也就是說，假如

被控變量值偏高，則控制作用應使之減少；相反，假如被控變量值偏低，則控制作用應使

之升高?？刂谱饔脤Ρ豢刈兞康挠绊憫c干擾作用對被控變量的影響相反，才干使被控變

量值回復到給定值。這里，就有一個作用方向的問題?？刂破鞯恼?、反作用是關(guān)系到控制

系統(tǒng)能否正常運營與安全操作的重要問題。

在控制系統(tǒng)中，不僅是控制器，并且被控對象、測量元件及變送器和執(zhí)行器都有各自

的作用方向。它們假如組合不妥，使總的作用方向構(gòu)成正反饋，則控制系統(tǒng)不僅不能起控

制作用，反而破壞了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。所以，在系統(tǒng)投運前必須注意檢查各環(huán)節(jié)的作用方

向，其目的是通過改變控制器的正、反作用，以保證整個控制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉

環(huán)系統(tǒng)。

所謂作用方向，就是指輸入變化后，輸出的變化方向。當某個環(huán)節(jié)的輸入增長時，其

輸出也增長（或輸入減少時，其輸出也減少），則稱該環(huán)節(jié)為“正作用”方向；反之，當環(huán)

節(jié)的輸入增長時.，輸出減少的稱“反作用”方向。

對于測量元件及變送器，其作用方向一般都是“正”的，由于當被控變量增長時，其

輸出量一般也是增長的，所以在考慮整個控制系統(tǒng)的作用方向時，可不考慮測量元件及變

送器的作用方向（由于它總是“正”的），只需要考慮控制器、執(zhí)行器和被控對象三個環(huán)節(jié)

的作用方向，使它們組合后能起到負反饋的作用。

對于執(zhí)行器，它的作用方向取決于是氣開閥還是氣關(guān)閥（注意不要與執(zhí)行機構(gòu)和控制

閥的“正作用”及“反作用”混淆）。氣開閥在沒有控制信號輸入時，閥門處在關(guān)閉狀態(tài)；

當控制器輸出信號（即執(zhí)行器的輸入信號）增長時，氣開閥的開度增長，因而流過閥的流

體流量也增長，故氣開閥是“正”方向。反之，氣關(guān)閥在沒有控制信號輸入時.，閥門處在

全開狀態(tài)；當氣關(guān)閥接受的控制信號增長時，氣關(guān)閥的開度減小，流過閥的流體流量反而

減少，所以是“反”方向C執(zhí)行器的氣開或氣關(guān)型式重要應從工藝安全角度來擬定。

對于被控對象的作用方向，則隨具體對象的不同而各不相同。當操縱變量增長時，被

控變量也增長的對象屬于“正作用”的。反之，被控變量隨操縱變量的增長而減少的對象

屬于“反作用”的。

由于控制器的輸出決定于被控變量的測量值與給定值之差，所以被控變量的測量值與

給定值變化時，對輸出的年用方向是相反的。對于控制器的作用方向是這樣規(guī)定的：當給

定值不變，被控變量測量值增長時，控制器的輸出也增長，稱為“正作用”方向，或者當

測量值不變，給定值減小時，控制器的輸出增長的稱為“正作用”方向。反之，假如測量

值增長（或給定值減?。r，控制器的輸出減小的稱為“反作用”方向。

在一個安裝好的控制系統(tǒng)中，對象的作用方向由工藝機理可以擬定，執(zhí)行器的作用方

向由工藝安全條件擬定，而控制器的作用方向要根據(jù)對象及執(zhí)行器的作用方向來擬定，以

使整個控制系統(tǒng)構(gòu)成負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。下面舉兩個例子加以說明。

圖加熱爐出口溫度控制圖7?16液位控制

圖7.15是一個簡樸的加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，加熱爐是對象，燃料

氣流量是操縱變量，被加熱的原料油出口溫度是被控變量。由此可知，當操縱變量燃料氣

流量增長時，被控變量是漕長的，故對象是“正”作用方向。假如從工藝安全條件出發(fā)選

定執(zhí)行器是氣開閥（停氣時關(guān)閉），以免當氣源忽然斷氣時，控制閥大開而燒壞爐子。那么這

時執(zhí)行器便是“正”作用方向。為了保證由對象、執(zhí)行器與控制器所組成的系統(tǒng)是負反饋

的，控制器就應當選為“反”作用。這樣才干當爐溫升高時，控制器TC的輸出減小，因而

關(guān)小燃料氣的閥門（由于是氣開閥.當輸入信號減小時,閥門是關(guān)小的），使爐溫降下來C

圖7-16是一個簡樸的液位控制系統(tǒng)。執(zhí)行器采用氣開閥，在一旦停止供氣時，閥門自

動關(guān)閉，以免物料所有流走，故執(zhí)行器是“正”方向。當控制閥開度增長時，液位是下降

的，所以對象的作用方向是“反”的。這時控制器的作用方向必須為“正。才干使當液位

升高時，LC輸出增長，從而開大出口閥，使液位降下來。

圖7-17控制器正、反作用開關(guān)示意圖

控制器的正、反作用可以通過改變控制器上的正、反作用開關(guān)自行選擇，一臺正作用

的控制器，只要將其測量道與給定值的輸入線互換一下，就成了反作用的控制器，其原理

如圖7-17所示。

7.6控制器參數(shù)的工程整定

一個自動捽制系統(tǒng)的過渡過程或者捽制質(zhì)量,與被捽對象、干擾形式與大小、控制方

案的擬定及控制器參數(shù)整定有著密切的關(guān)系。在控制方案、廣義對象的特性、控制規(guī)律都

已擬定的情況下，控制質(zhì)量重要就取決于控制器參數(shù)的整定。所謂控制器參數(shù)的整定，就

是按照已定的控制方案，求取使控制質(zhì)量最佳的控制器參數(shù)值。具體來說，就是擬定最合

適的控制器的比例度3、積分時間Ti和微分時間TD。當然，這里所謂最佳的控制質(zhì)量不是

絕對的，是根據(jù)工藝生產(chǎn)的規(guī)定而提出的所盼望的控制質(zhì)量。例如，對于單回路簡樸控制

系統(tǒng)，一般希望過渡過程呈4:1（或10:1）的衰減振蕩過程。

控制器參數(shù)整定的方法很多，重要有兩大類，一類是理論計算的方法，另一類是工程

整定法。

理論計算的方法是根據(jù)已知的廣義對象特性及控制質(zhì)量的規(guī)定，通過理論計算出控制

器的最佳參數(shù)。這種方法由于比較繁瑣、工作最大，計算結(jié)果有時與實際情況不甚符合,

故在工程實踐中長期沒有得到推廣和應用。

工程整定法是在已經(jīng)投運的實際控制系統(tǒng)中，通過實驗或探索，來擬定控制器的最佳

參數(shù)。這種方法是工藝技術(shù)人員在現(xiàn)場經(jīng)常碰到的。下面介紹其中的幾種常用工程整定法。

7.6.1臨界比例度法

這是目前輩使用較多的一種方法。它是先通過實驗得f

到臨界比例度Bk和臨界周期Tk,然后根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出來的

關(guān)系求出控制器各參數(shù)值,具體作法如下：

在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，先將控制器變?yōu)榧儽壤饔?，?/p>

將Ti放在“8”位置上，TD放在“0”位置上,在干擾作

用下，從大到小地逐漸改變控制器的比例度，直至系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩（即臨界振蕩），如圖

7-18所示。這時的比例度叫臨界比例度況，周期為臨界振蕩周期Tk。記下3k和Tk，然后按

表7-1中的經(jīng)驗公式計算出控制器的各參數(shù)整定數(shù)值。

圖7-18臨界振蕩過程

表7-1臨界比例度法參數(shù)計算公式表

控制作用比例度％積分時間Ti/min微分時間To/min

比例25k

比例+積分2.26k().85Tk

比例+積分1.88k0.1Tk

比例+積分+微分1.78k().5TkO.I25Tk

臨界比例度法比較簡樸方便，容易掌握和判斷，合用于一般的控制系統(tǒng)。但是對于臨界

比例度很小的系統(tǒng)不合用。由于臨界比例度很小，則控制器輸出的變化一定很大，被調(diào)參

數(shù)容易超過允許范圍，影響生產(chǎn)的正常運營。

臨界比例度法是要使系統(tǒng)達成等幅振蕩后，才干找出水與Tk，對于工藝上不允許產(chǎn)生

等幅振蕩的系統(tǒng)本方法亦不合用。

7.6.2衰減曲線法

衰減曲線法是通過使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減振蕩來整定控制器的參數(shù)值的，具體作法如下：

在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，先將控制器變?yōu)榧儽壤饔?，并將比例度預置在較大的數(shù)值上。

在達成穩(wěn)定后，用改變給定值的辦法加入階躍干擾，觀測被控變量記錄曲線的衰減比，然

后從大到小改變比例度，直至出現(xiàn)4:1衰減比為止，見圖7-19(a),記下此時的比例度3.(叫

4:1衰減比例度)，從曲線上得到衰減周期T”然后根據(jù)表7-2中的經(jīng)驗公式，求出控制器

的參數(shù)整定值。

表7?24:1衰減曲線法控制器參數(shù)計算表

控制作用比例度3%積分時間Ti/min微分時間Ti)/min

比例*

比例+積分1.25s0.5Tss

比例+積分+微分0.1Ts$

0.85s0.3Ts

有的過程，4:1衰減仍嫌振蕩過強，可采用10:1衰減曲線法。方法同上，得到10:1衰

減岫線［見圖7-19(b)］后，記下此時的比例度黑和最大偏差時間T升(又稱上升時間)，然后

根據(jù)表7-3中的經(jīng)驗公式，求出相應的3、1、TD值。

y

(b)

圖7-194:1和10:1衰減振蕩過程

表7-310:1衰減曲線法控制器參數(shù)計算表

控制作用比例度3/%積分時間Ti/min微分時間Tn/min

比例

比例+積分1.28s2Tn

比例+積分+微分0.8-1.2T升0.4T開

采用衰減曲線法必須注意以下幾點。

(1)加的干擾幅值不能太大，要根據(jù)生產(chǎn)操作規(guī)定來定，一般為額定值的5%左右，也有

例外的情況。

(2)必須在工藝參數(shù)穩(wěn)定情況下才干施加干擾，否則得不到對的的演、Ts或3膜和T升值。

(3)對于反映快的系統(tǒng)，如流量、管道壓力和小容量的液位控制等，要在記錄曲線上嚴

格得到4:1衰減曲線比較困難。一般以被控變量來回波動兩次達成穩(wěn)定，就可以近似地認為

達成4:1衰減過程了。

衰減曲線法比較簡便，合用于一般情況下的各種參數(shù)的控制系統(tǒng)。但對于干擾頻繁，

記錄曲線不規(guī)則，不斷有小擺動的情況，由于不易得到準確的衰減比例度覆和衰減周期Ts,

使得這種方法難于應用。

7.6.3經(jīng)驗湊試法

經(jīng)驗湊試法是在長期的生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的一種整定方法。它是根據(jù)經(jīng)驗先將控制

器參數(shù)放在一個數(shù)值上，直接在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，通過改變給定值施加干擾，在記錄儀

上觀測過渡過程曲線，運用3、THTD對過渡過程的影響為指導，按照規(guī)定順序，對比例度

3、積分時間Ti和微分時間TD。逐個整定，直到獲得滿意的過渡過程為止。

各類控制系統(tǒng)中控制器參數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，列于表7-4中，供整定期參考選擇。

表7?4控制器參數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表

控制對象對象特性8/%Ti/minTo/niin

流量對象時間常數(shù)小，參數(shù)有波動，6要大；「要短；不用微分40?100().3?1

溫度對象容量滯后較大，即參數(shù)受干擾后變化遲緩，B應??；Ti20?6()3?100.5?3

要長；一般不需力1微分

壓力對象容量滯后一般，不算大，一般不需加微分30?7()().4?3

液位對象時間常數(shù)范圍較大。規(guī)定不高時，3可在一定范圍內(nèi)選20?8()

取，一般不用微分

表中給出的只是一個大體范圍，有時變動較大c例如，流量控制系統(tǒng)的5值有時需在

200%以上；有的溫度控制系統(tǒng)，由于容量滯后大，「往往要在15min以上。此外，選取6

值時尚應注意測量部分的量程和控制閥的尺寸，假如量程?。ㄏ喾Q于測量變送器的放大系

數(shù)Km大）或控制閥的尺寸選大了（相稱于控制閥的放大系數(shù)K、，大）時，3應適當選大一些,

即Kc小一些，這樣可以適當補償Km大或K、,大帶來的影響，使整個回路的放大系數(shù)保持在

一定范圍內(nèi)。

整定的環(huán)節(jié)有以下兩種。

（1）先用純比例作用進行湊試，待過渡過程已基本穩(wěn)定并符合規(guī)定后，再加積分作用消

除余差，最后加入微分作用是為了提高控制質(zhì)量。按此順序觀測過渡過程曲線進行整定工

作。具體作法如下。

根據(jù)經(jīng)驗并參考表7-4的數(shù)據(jù)，選定一個合適的5值作為起始值，把積分時間放在“8”,

微分時間置于“0”，將系統(tǒng)投入自動。改變給定值，觀測被控變量記錄曲線形狀。如曲線

不是4:1衰減（這里假定規(guī)定過渡過程是4:1衰減振蕩的），例如衰減比大于4:1,說明選

的3偏大，適當減小5值再看記錄曲線，直到呈4:1衰減為止。注意，當把控制器比例度改

變以后，如無干擾就看不出衰減振蕩曲線，一般都要穩(wěn)定以后再改變一下給定值才干看到。

若工藝上不允許反復改變給定值，那只好等候工藝自身出現(xiàn)較大干擾時再看記錄曲線。3值

調(diào)整好后，如規(guī)定消除余差，則要引入積分作用。一般積分時間可先取為衰減周期的一半

值，并在積分作用引入的同時，將比例度增長10%?2（）%,看記錄曲線的衰減比和消除余

差的情況，如不符合規(guī)定，再適當改變3和Ti值，直到記錄曲線滿足規(guī)定。假如是三作用控

制器，則在已調(diào)整好6和1的基礎(chǔ)上再引入微分作用，而在引入微分作用后，允許把6值縮

小一點，把Ti值也再縮小一點。微分時間TD也要在表7-4給出的范圍內(nèi)湊試，以使過渡過

程時間短，超調(diào)量小，控制質(zhì)量滿足生產(chǎn)規(guī)定。

經(jīng)驗湊試法的關(guān)鍵是“看曲線，調(diào)參數(shù):因此，必須弄清楚控制器參數(shù)變化對過渡過

程曲線的影響關(guān)系。一般來說，在整定中，觀測到曲線振蕩很頻繁，須把比例度增大以減

少振蕩：當曲線最大偏差大且趨于非周期過程時，須把比例度減小。當曲線波動較大時，

應增大積分時間；而在曲線偏離給定值后，長時間回不來，則須減小積分時間，以加快消

除余差的過程。假如曲線振蕩得厲害，須把微分時間減到最小，或者暫時不加微分作用，

以免更加劇振蕩；在曲線最大偏差大而衰減緩慢時，須增長微分時間。通過反復湊試，一

直調(diào)到過渡過程振蕩兩個周期后基本達成穩(wěn)定，品質(zhì)指標達成工藝規(guī)定為止。

在一般情況下，比例度過小、積分時間過小或微分時間過大，都會產(chǎn)生周期性的劇烈

振蕩。但是，積分時間過小引起的振蕩，周期較長；比例度過小引起的振蕩，周期較短；

微分時間過大引起的振蕩周期最短，如圖7-20所示，曲線a的振蕩是積分時間過小引起的,

曲線b的振蕩是比例度過小引起的，曲線c的振蕩則是由于微分時間過大引起的。

圖7?20三種振蕩曲線比較圖圖7-21匕例度過大、積分時間過大時兩種曲線比較圖

比例度過小、積分時間過小和微分時間過大引起的振蕩，還可以這樣進行判別：從給

定值指針動作之后，一直到測量指針發(fā)生動作，假如這段時間短，應把比例度增長；假如

這段時間長，應把積分時間增大；假如時間最短，應把微分時間減小。

假如比例度過大或積分時間過大，都會使過渡過程變化緩慢，如何判別這兩種情況呢?

一般地說，比例度過大，曲線波動較劇烈、不規(guī)則地較大地偏離給定值，并且，形狀像波

浪般的起伏變化，如圖7-21曲線a所示。假如曲線通過非周期的不正常途徑，慢慢地回復

到給定值，這說明積分時間過大，如圖7-21曲線b所示。應當注意，積分時間過大或微分

時間過大，超過允許的范圍時，不管如何改變比例度，都是無法補救的。

(2)經(jīng)驗湊試法還可以按下列環(huán)節(jié)進行：先按表7-4中給出的范圍把Ti定下來，如要

引入微分作用，可取TD={%?%}「，然后對3進行湊試，湊試環(huán)節(jié)與前一種方法相同。

一般來說，這樣湊試可較快地找到合適的參數(shù)值。但是，假如開始「和TD設(shè)立得不合

適，則也許得不到所規(guī)定的記錄曲線。這時應將TD和Ti作適當調(diào)整，重新湊試，直至記錄

曲線合乎規(guī)定為止。

經(jīng)驗湊試法的特點是方法簡樸，合用于各種控制系統(tǒng)，因此應用非常廣泛。特別是外

界干擾作用頻繁，記錄曲線不規(guī)則的控制系統(tǒng)，采用此法最為合適。但是此法重要是靠經(jīng)

驗，在缺少實際經(jīng)驗或過渡過程自身較慢時，往往較為費時。為了縮短整定期間，可以運

用優(yōu)選法，使每次參數(shù)改變的大小和方向都有一定的目的性。值得注意的是，對于同一個

系統(tǒng)，不同的人采用經(jīng)驗湊試法整定，也許得出不同的參數(shù)值，這是由于對每一條曲線的

見解，有時會因人而異，沒有一個很明確的判斷標準，并且不同的參數(shù)匹配