了解有关敏感度变量的更多信息
使用手动方法调整PID控制器的专业人士倾向于同意理解其系统的过程增益是最重要的。在行业从业者中,过程增益通常被称为“多远”甚至“灵敏度”变量,但这些描述对初学者来说可能相当模糊。那么,过程增益到底是什么,它如何实现安全有效的过程控制?它在PID控制回路调整中的作用是什么?
定义通常是一个很好的起点,当试图理解过程增益的作用时尤其如此。过程增益(Kp)定义为测量的过程变量(PV)移动到控制器输出(CO)变化的距离。过程增益是计算控制器增益(KC)的基础,KC是与许多OEM特定形式的PID控制器相关的“比例”调谐项。然而,在我们继续深入之前,让我们进一步打破过程增益的定义。本质上,过程增益是描述过程如何响应动态变化的模型参数之一。如前所述,过程增益详细说明了控制器输出变化时过程变量移动的距离。当设计PID控制器时,重要的是知道当过程变量偏离设定点时控制器输出移动多远。计算控制器增益时,过程增益的倒数用于每个比例项调谐相关性。根据过程中的误差量(SP-PV),控制器增益将决定最终控制元件应调整多少作为校正措施。在这方面,控制器增益是PID控制器的灵敏度变量。这是调优PID时需要了解的一个关键点,也是进程增益通常是大多数从业者关注的焦点的原因。它必须能够适应每日天气变化引起的细微变化以及过程上游干扰引起的重大变化。
虽然定义对某些人有帮助,但其他人可能会从更实际的例子中受益。让我们在汽车巡航控制功能的背景下考虑过程增益。如果你曾经开过车,那么你可能知道巡航控制是用来保持汽车匀速行驶的。汽车车轮的旋转用作测量的过程变量。加速器(更具体地说是它的角度)是调节进入发动机的燃料流量的设备,并起到控制器输出的作用。调整是必要的,因为大多数道路不是完全平坦的,逆风会产生阻力等。本质上,这些都是巡航控制必须提供适当纠正的干扰。过程增益的值告诉我们车速对油门踏板的变化有多敏感。可以想象,当应用于小型轿车和超大型卡车时,该值将有所不同。
过程增益是整定PID控制器时通常计算的三(3)个模型参数之一,其他参数是过程时间常数(ʈP)和过程停滞时间(θP).当相关数据稳定时,手动计算这些参数可能是有效的。当趋势数据有噪声和/或波动时,精确计算会很快变得困难。鉴于过程增益和其他两个模型参数的重要性,使用调谐软件可以提供有意义的好处。特别是,能够对非稳态数据进行建模的软件已被证明可以提供更准确的模型参数,并且它可以自动将模型值转换为相关的调谐系数,以用于工厂的PID控制器。