调节器正/反作用方式的选择

由于过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； 反之则称为反作用被控过程。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规定为负值，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。

根据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。由此可得调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的正负，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、反作用选择开关来实现。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

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。它的任务是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达到ψ=0.75~0.9的衰减率时，则接近* 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，因而也有用系统响应的平方误差积分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，而且过分依赖数学模型，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作点的 变化或对象特性的变化也会使系统偏离*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设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。