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摘 要:核电厂的自动控制系统多为PI、PID调节系统,为了系统调节的精确性加入了积分环节。但积分在工程应用中存在积分饱和问题,文中介绍了核电厂中积分饱和给运行带来的不利影响,以及应该采取的相应措施。对核电厂的正常运行起到一定的借鉴意义,在机组上具有一定的实用价值。
关键词:PI;积分饱和;运行;手动
Abstract:Most of Automatic control system are PI or PID control system in nuclear power plant.For system control precision,we joined the integral link.But there are the integral saturation problems in engineering application.This paper introduces the negative influence of integral saturation in the nuclear power plant to run,and should take the corresponding measures.It have some reference to the normal operation of the plant,on the unit has a certain practical value.
Keywords:PI;integral saturation;running;manual
1.积分饱和现象简介
1.1积分饱和的概念
在执行机构的调节器存在积分作用时,如果执行机构已经到极限位置,仍然不能消除偏差时,由于积分作用,调节器输出的运算结果将继续增大或减小,但执行机构只能输出最大值或最小值;当偏差反向变化时,由于积分项的累积值已很大,需要一段时间才能脱离饱和区,执行机构才能动作,这样系统会出现明显的超调,这就是积分饱和现象。
1.2积分饱和产生的原因[1]
積分调节器的输出μ(t)与其偏差输入信号e(t)随时间的累积值成正比,即u(t)=(1/Ti)∫e(t)dt
式中Ti为积分时间常数,积分时间越小,控制作用越强;反之,控制作用越弱。
积分控制器的输出不仅输入的偏差大小有关,而且与偏差存在的时间有关。只要偏差存在,输出就会不断累积,一直偏差为0,累积才会停止。所以,积分控制的作用就是可以消除误差。但是,积分作用存在控制不及时的缺点,因为u(t)是随着e(t)逐渐累积的,其产生的控制作用总是落后于偏差的变化;再比如本文重点讲到的积分饱和引起的响应滞后问题。
下面结合图一和图二介绍下积分饱和产生的原因。
各执行机构(如阀门)是由调节系统自动控制的,而调节系统中往往包含有积分环节来消除误差,从而提高调节系统的精度。然而积分环节调节过量会引起积分饱和,带来调节响应滞后的问题。如图一所示,当输入量e(t)不为0(假设大于0)即系统存在偏差时,调节系统的输出u(t)便开始随着积分累积而逐渐增加,时间越长,u(t)也越大,阀门也会开的越大。当阀门开到100%的开度时,若e(t)仍大于0,这时u(t)的继续增加将不会导致阀门的继续开大,调节器进入饱和状态,输出u(t)的饱和状态即为调节系统的积分饱和,时间越长,调节器的饱和程度越深。当e(t)=0时,u(t)不再增加,但也不会减小,调节器仍处于积分饱和状态;当e(t)<0时,调节系统需要阀门立即关小,但此时调节器的积分饱和积分部分才开始减小,直到饱和部分抵消即u(t)回到100%以内后,阀门才能开始动作,这样积分饱和就引起了响应滞后的问题。如图二所示,e(t)由正值变负值时,u(t)达到最大值,从最大值到阀门限值u(max)的区间为调节死区。
2.积分饱和对我厂运行的影响
我厂的重要调节系统是需要快速调节响应的,因此调节系统积分饱和带来的响应滞后问题很可能造成非常不利的后果。这就要求我们必须对积分饱和现象给予足够的重视,并有针对性的采取相应措施,来避免由此带来的后果。下面我举例分析积分饱和现象对我厂正常运行时可能造成的潜在后果,以及应该采取的必要预防措施。
2.1积分饱和造成的运行事件分析
2011年5月6日6:08,L4号机二回路水质合格后,当班值进行机组转水转汽操作,主控操纵员启动APA102PO,蒸发器从L4ASG供水切至L4ARE,由于L4APA102PO启动后L4ADG001DZ氧含量升高,决定尽快转汽,将L4ADG切至VVP进行除氧。按操作单《GCT-a至GCT-c的切换》准备进行L4GCT-a切至L4GCT-c时,发现501KC/502KC仍处于闭锁状态,当值操纵员对501KC/502KC进行解锁操作。解锁前SG3水位最高,约0.03米左右,GCT压力定值72.1 bar,VVP024MP压力72.8bar,由于之前压力定值低于VVP母管压力时间较长,GCT401KM给出的开度需求已积分至100%。当GCT501KC/502KC相继解锁后,L4GCT-c第一组阀门按照需求信号开启,开度接近100%。SG3因虚假水位上升到0.93米,P14信号触发,主给水隔离。
这是典型的积分饱和造成运行操作失误的案例,也证明了积分饱和现象的确会引起核电厂运行上的问题,因此我们必须对积分饱和现象给予足够的重视。这次事件对我厂的启示在于操纵员在开启GCT501KC/502KC之前,应该关注GCT-C积分调节器的输出量(401KM),并将402KU打手动并关闭GCT-C,再进行解锁操作;鉴于我厂的调节器在手动时,调节器自动部分输出有跟踪手动的功能,因此在402KU打手动后再放自动,自动输出的设定值即为当前的压力值,这样就可以避免由于积分过量产生的阀门突开现象,也可以立即消除积分饱和产生的阀门滞后响应问题。 2.2积分飽和对RCV013VP运行控制的影响
下泄流量调节阀RCV013VP有RCV和RCP两种运行模式,两种模式的调节器都是PI调节器,即调节器中存在积分环节,有积分饱和的风险。下面我就以RCV013VP为例简单介绍下PI(或PID)调节器的积分饱和现象对运行可能造成的不利影响。
在稳压器两相运行时,RCV013VP处于RCV模式,用于调节下泄孔板下游的压力,以维持一定的下泄流量,控制信号来自节流孔板后RCV004MP测出的压力信号。RCV013VP开度不能太大,防止下泄流经孔板降压后汽化;RCV013VP开度也不能太小,否则RCV013VP阀前压力会过高引起安全阀RCV201VP的开启,所以RCV013VP必须保持在合适的开度范围内。
但在某些瞬态情况下,比如在自动控制方式下,RCV013VP阀前压力低于整定值导致阀门长时间关闭时,会导致调节器的积分部分输出不断减小,在达到0%后仍会继续减小造成积分饱和。当阀前压力回升达到阀门要求开启的定值时,PI调节器输出才由负转为正,但直到正值将负的积分饱和部分抵消后,阀门才会开始动作,如图三所示,RCV004MP在回升至2.6MPa时为12:00分,RCV013VP动作时间为14:08分,即积分滞后时间约为2分钟。这样阀前压力就会超调很多,极端情况下可能会引起RCV201VP的开启。相反,当积分饱和导致阀门100%全开后,也会导致延长阀门在出现相反信号时关闭的时间,对系统的调节造成不利的影响。
当RCV013VP处于RCP模式时,PI调节器的积分饱和现象更明显,后果也更为严重。此时,RCV013VP调节一回路压力,防止压力过低损坏主泵;或者压力过高,引起RRA系统安全阀的开启,控制信号来自一回路的RCP039MP/137MP/139MP测出的压力信号。
当机组处于单向中间停堆状态时,一回路的压力大约2.5MPa.g左右。当出现某些瞬态工况时,比如上充突然增加导致一回路压力升高,RCV013VP调节器输出会不断增加,阀门RCV013VP开度也随之开大,当阀门全开后压力仍不能降到2.5MPa时,调节器的积分部分仍会继续输出开大的指令,造成阀门100%位置的积分饱和;当一回路压力逐渐降低至2.5MPa.g以下时,调节器会输出减小阀门开度的指令,但由于调节器的积分饱和作用,阀门仍保持在100%开度上,从而使一回路压力降得更低,直到调节器输出的负值抵消超调的积分饱和部分,调节器才能输出小于100%的开度,阀门才开始关小。极端情况下压力会波动到主泵运行的要求下限2.3MPa.g以下,对主泵运行会产生相当不利的后果,我们必须设法避免这种情况的发生。
我厂1、2号机组上有很多PI(PID)调节器,诸如ADG水位调节阀CEX042/026VL等等,它们都不可避免地存在积分饱和的现象。和RCV013VP类似,运行中都可能产生调节滞后的问题,所以我们应该多关注此类设备,对可预见的积分饱和产生的响应滞后问题事先做好应对措施。
2.3串级(复式)调节系统的干扰滞后效应
我厂大多重要调节系统都不是采用单一调节器,而是串级或复式调节器,比如SG水位控制,稳压器水位控制等。由于主调节器的输出是作为副调节器的输入,这样在主调节器发生积分过量甚至积分饱和时,会对副调节器的响应产生滞后效应,尤其在主辅调节器同向控制时(大多数都是这样设计的),主辅调节器同时发生积分饱和现象后,执行机构的滞后时间会相比单一调机器长很多。
比如蒸发器实际水位比设定水位高很长时间后,水位调节器输出持续减小,造成水位调节器的积分饱和;此时,给水流量也在不断减小,加上水位调节器的输出,也造成流量调节器的积分饱和,二者同向控制,造成的影响相互叠加。当水位低于设定值后,首先需要消除水位调节器的积分饱和影响,在水位调节器的输出变大后,才开始消除流量调节器的积分饱和部分,这样就加长了调节系统的滞后响应时间,对控制系统造成更加不利的影响。
2.4针对积分饱和我们应采取的措施
为避免或减小积分饱和现象对我厂运行造成的不良影响,我们需要从设计方面和运行方面同时采取相应措施,以期达到最佳效果。
2.5设计上采取的措施[2]
针对积分饱和现象,理论上可以采用下面3种方法来克服积分饱和带来的不利后果。
3.1.1积分分离法:
即被调量与设定值偏差较大时,取消积分作用,以免由于积分作用使调节器超调量过大,甚至引起积分饱和。当被调量接近给定值时,引入积分控制,以便消除误差,提高控制精度。这种方法既保持了积分作用,又能很好的抑制积分饱和效应,但需要比较大的比例项系数,以使调节器能够快速响应。但较大的比例项作用也会引起系统震荡且不易稳定等缺点。
3.1.2变速积分法:
即设法改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应,偏差越大积分越慢;反之则越快。这种方法虽然能减小积分饱和现象的发生,但却影响了调节系统的快速响应。
3.1.3遇限削弱积分控制法:
当控制进入饱和区以后,使调节器不再进行积分项的累加,而只执行削弱积分的运算,即反向运算。这样就能避免积分的累加造成积分饱和,避免长时间停留在饱和区。但限制的定值需要调试好,以免由于设置不当影响了调节器的调节范围。
我厂可以综合上述3种方法从设计上改善各调节系统的性能,尤其是正常运行时影响比较大的调节系统,只要调试合适会改善各调节系统的性能。比如汽机调门,通过GRE003KU可以设置DEH的输出最大值,在调门开度达到最大值时禁止调节系统继续增加开度,以免产生积分饱和而影响调节性能,即上述的第三种方法。
3.2运行上需采取的措施
由于设计上调节器存在缺陷,实际机组中还不能完全消除积分饱和的影响,所以我们需要在运行中关注并采取相应的措施来克服积分饱和产生的不利影响。 3.2.1PI調节器的性能调试:
当前机组处于调试阶段,对各个PI调节器的参数(比如积分时间常数等)需要认真调试,严格把关,使各个调节系统都处于良好的调节状态,避免由于参数设置不当而容易造成积分饱和的现象。
3.2.2执行机构必须运行在调节区范围内:
执行机构(如阀门)必须运行在正常的调节区范围内,才能保持良好的调节特性。如RCV013VP正常调节区间在30%-70%左右,阀门开的过大或过小都会导致调节的能力和欲度降低,更容易导致积分饱和现象的发生。
3.2.3关注PI调节器的输出:
在将执行器投入之前,需要关注调节器的输出,避免某些情况下由于调节器偏差导致输出量的不断增加,甚至积分饱和,在执行器投入之后产生突开突关的巨大扰动。比如前文提到的GCT-c解除闭锁时导致阀门突开的经验反馈;再比如ARE小阀切大阀的操作,开启ARE031VL出口隔离阀ARE052/054VL前,一定要关注ARE031VL的开度,若存在开度会导致开启隔离阀后造成给水的扰动。
3.2.4打手动消除积分饱和:
对于积分饱和或积分过量的调节器,我们可以采用打手动控制的方法。图四所示为ADG031VV的控制逻辑图[3],自动控制时偏差信号经PI调节器调节后经A/M转换器控制ADG031VV,此时A/M转换器只起到通道作用,不参与调节。当发生积分饱和时,PI调节器的跟踪环节TR1的输出就不断累加,即发生超调现象。这时将A/M打至手动位,由于自动跟踪手动,TR1的输出量立即变为手动输出的量,此时再放回自动,PI部分就从当前的量增加或减小,这样就可以立即消除积分饱和的部分,加快了调节器的响应速度。
所以在发生积分饱和时,我们可以先将调节器打至手动,将阀门调至线性调节区内,再将调节器放回自动,这时调节器就会在当前的线性区间内正常调节了。
4.结论
积分饱和现象在我厂正常运行时极有可能会出现,为了避免或减小积分饱和造成的影响,我们需要对它加强关注,并采取必要的预防措施。本文提到的几点建议希望能对我厂机组的正常运行提供点帮助。鉴于本人知识水平和时间的限制,错误在所难免,如有不对之处还请批评指正,谢谢!
参考文献
[1] 吴兆智,PID调节器的“积分饱和”及“抗积分饱和”问题的解析[J];工业加热;1988年03期
[2] 杨锦,数字PID控制中的积分饱和问题,华电技术,2008,30(6):64-67
[3] 王琦,ADG系统手册,华东院,2010,(6.3):7
关键词:PI;积分饱和;运行;手动
Abstract:Most of Automatic control system are PI or PID control system in nuclear power plant.For system control precision,we joined the integral link.But there are the integral saturation problems in engineering application.This paper introduces the negative influence of integral saturation in the nuclear power plant to run,and should take the corresponding measures.It have some reference to the normal operation of the plant,on the unit has a certain practical value.
Keywords:PI;integral saturation;running;manual
1.积分饱和现象简介
1.1积分饱和的概念
在执行机构的调节器存在积分作用时,如果执行机构已经到极限位置,仍然不能消除偏差时,由于积分作用,调节器输出的运算结果将继续增大或减小,但执行机构只能输出最大值或最小值;当偏差反向变化时,由于积分项的累积值已很大,需要一段时间才能脱离饱和区,执行机构才能动作,这样系统会出现明显的超调,这就是积分饱和现象。
1.2积分饱和产生的原因[1]
積分调节器的输出μ(t)与其偏差输入信号e(t)随时间的累积值成正比,即u(t)=(1/Ti)∫e(t)dt
式中Ti为积分时间常数,积分时间越小,控制作用越强;反之,控制作用越弱。
积分控制器的输出不仅输入的偏差大小有关,而且与偏差存在的时间有关。只要偏差存在,输出就会不断累积,一直偏差为0,累积才会停止。所以,积分控制的作用就是可以消除误差。但是,积分作用存在控制不及时的缺点,因为u(t)是随着e(t)逐渐累积的,其产生的控制作用总是落后于偏差的变化;再比如本文重点讲到的积分饱和引起的响应滞后问题。
下面结合图一和图二介绍下积分饱和产生的原因。
各执行机构(如阀门)是由调节系统自动控制的,而调节系统中往往包含有积分环节来消除误差,从而提高调节系统的精度。然而积分环节调节过量会引起积分饱和,带来调节响应滞后的问题。如图一所示,当输入量e(t)不为0(假设大于0)即系统存在偏差时,调节系统的输出u(t)便开始随着积分累积而逐渐增加,时间越长,u(t)也越大,阀门也会开的越大。当阀门开到100%的开度时,若e(t)仍大于0,这时u(t)的继续增加将不会导致阀门的继续开大,调节器进入饱和状态,输出u(t)的饱和状态即为调节系统的积分饱和,时间越长,调节器的饱和程度越深。当e(t)=0时,u(t)不再增加,但也不会减小,调节器仍处于积分饱和状态;当e(t)<0时,调节系统需要阀门立即关小,但此时调节器的积分饱和积分部分才开始减小,直到饱和部分抵消即u(t)回到100%以内后,阀门才能开始动作,这样积分饱和就引起了响应滞后的问题。如图二所示,e(t)由正值变负值时,u(t)达到最大值,从最大值到阀门限值u(max)的区间为调节死区。
2.积分饱和对我厂运行的影响
我厂的重要调节系统是需要快速调节响应的,因此调节系统积分饱和带来的响应滞后问题很可能造成非常不利的后果。这就要求我们必须对积分饱和现象给予足够的重视,并有针对性的采取相应措施,来避免由此带来的后果。下面我举例分析积分饱和现象对我厂正常运行时可能造成的潜在后果,以及应该采取的必要预防措施。
2.1积分饱和造成的运行事件分析
2011年5月6日6:08,L4号机二回路水质合格后,当班值进行机组转水转汽操作,主控操纵员启动APA102PO,蒸发器从L4ASG供水切至L4ARE,由于L4APA102PO启动后L4ADG001DZ氧含量升高,决定尽快转汽,将L4ADG切至VVP进行除氧。按操作单《GCT-a至GCT-c的切换》准备进行L4GCT-a切至L4GCT-c时,发现501KC/502KC仍处于闭锁状态,当值操纵员对501KC/502KC进行解锁操作。解锁前SG3水位最高,约0.03米左右,GCT压力定值72.1 bar,VVP024MP压力72.8bar,由于之前压力定值低于VVP母管压力时间较长,GCT401KM给出的开度需求已积分至100%。当GCT501KC/502KC相继解锁后,L4GCT-c第一组阀门按照需求信号开启,开度接近100%。SG3因虚假水位上升到0.93米,P14信号触发,主给水隔离。
这是典型的积分饱和造成运行操作失误的案例,也证明了积分饱和现象的确会引起核电厂运行上的问题,因此我们必须对积分饱和现象给予足够的重视。这次事件对我厂的启示在于操纵员在开启GCT501KC/502KC之前,应该关注GCT-C积分调节器的输出量(401KM),并将402KU打手动并关闭GCT-C,再进行解锁操作;鉴于我厂的调节器在手动时,调节器自动部分输出有跟踪手动的功能,因此在402KU打手动后再放自动,自动输出的设定值即为当前的压力值,这样就可以避免由于积分过量产生的阀门突开现象,也可以立即消除积分饱和产生的阀门滞后响应问题。 2.2积分飽和对RCV013VP运行控制的影响
下泄流量调节阀RCV013VP有RCV和RCP两种运行模式,两种模式的调节器都是PI调节器,即调节器中存在积分环节,有积分饱和的风险。下面我就以RCV013VP为例简单介绍下PI(或PID)调节器的积分饱和现象对运行可能造成的不利影响。
在稳压器两相运行时,RCV013VP处于RCV模式,用于调节下泄孔板下游的压力,以维持一定的下泄流量,控制信号来自节流孔板后RCV004MP测出的压力信号。RCV013VP开度不能太大,防止下泄流经孔板降压后汽化;RCV013VP开度也不能太小,否则RCV013VP阀前压力会过高引起安全阀RCV201VP的开启,所以RCV013VP必须保持在合适的开度范围内。
但在某些瞬态情况下,比如在自动控制方式下,RCV013VP阀前压力低于整定值导致阀门长时间关闭时,会导致调节器的积分部分输出不断减小,在达到0%后仍会继续减小造成积分饱和。当阀前压力回升达到阀门要求开启的定值时,PI调节器输出才由负转为正,但直到正值将负的积分饱和部分抵消后,阀门才会开始动作,如图三所示,RCV004MP在回升至2.6MPa时为12:00分,RCV013VP动作时间为14:08分,即积分滞后时间约为2分钟。这样阀前压力就会超调很多,极端情况下可能会引起RCV201VP的开启。相反,当积分饱和导致阀门100%全开后,也会导致延长阀门在出现相反信号时关闭的时间,对系统的调节造成不利的影响。
当RCV013VP处于RCP模式时,PI调节器的积分饱和现象更明显,后果也更为严重。此时,RCV013VP调节一回路压力,防止压力过低损坏主泵;或者压力过高,引起RRA系统安全阀的开启,控制信号来自一回路的RCP039MP/137MP/139MP测出的压力信号。
当机组处于单向中间停堆状态时,一回路的压力大约2.5MPa.g左右。当出现某些瞬态工况时,比如上充突然增加导致一回路压力升高,RCV013VP调节器输出会不断增加,阀门RCV013VP开度也随之开大,当阀门全开后压力仍不能降到2.5MPa时,调节器的积分部分仍会继续输出开大的指令,造成阀门100%位置的积分饱和;当一回路压力逐渐降低至2.5MPa.g以下时,调节器会输出减小阀门开度的指令,但由于调节器的积分饱和作用,阀门仍保持在100%开度上,从而使一回路压力降得更低,直到调节器输出的负值抵消超调的积分饱和部分,调节器才能输出小于100%的开度,阀门才开始关小。极端情况下压力会波动到主泵运行的要求下限2.3MPa.g以下,对主泵运行会产生相当不利的后果,我们必须设法避免这种情况的发生。
我厂1、2号机组上有很多PI(PID)调节器,诸如ADG水位调节阀CEX042/026VL等等,它们都不可避免地存在积分饱和的现象。和RCV013VP类似,运行中都可能产生调节滞后的问题,所以我们应该多关注此类设备,对可预见的积分饱和产生的响应滞后问题事先做好应对措施。
2.3串级(复式)调节系统的干扰滞后效应
我厂大多重要调节系统都不是采用单一调节器,而是串级或复式调节器,比如SG水位控制,稳压器水位控制等。由于主调节器的输出是作为副调节器的输入,这样在主调节器发生积分过量甚至积分饱和时,会对副调节器的响应产生滞后效应,尤其在主辅调节器同向控制时(大多数都是这样设计的),主辅调节器同时发生积分饱和现象后,执行机构的滞后时间会相比单一调机器长很多。
比如蒸发器实际水位比设定水位高很长时间后,水位调节器输出持续减小,造成水位调节器的积分饱和;此时,给水流量也在不断减小,加上水位调节器的输出,也造成流量调节器的积分饱和,二者同向控制,造成的影响相互叠加。当水位低于设定值后,首先需要消除水位调节器的积分饱和影响,在水位调节器的输出变大后,才开始消除流量调节器的积分饱和部分,这样就加长了调节系统的滞后响应时间,对控制系统造成更加不利的影响。
2.4针对积分饱和我们应采取的措施
为避免或减小积分饱和现象对我厂运行造成的不良影响,我们需要从设计方面和运行方面同时采取相应措施,以期达到最佳效果。
2.5设计上采取的措施[2]
针对积分饱和现象,理论上可以采用下面3种方法来克服积分饱和带来的不利后果。
3.1.1积分分离法:
即被调量与设定值偏差较大时,取消积分作用,以免由于积分作用使调节器超调量过大,甚至引起积分饱和。当被调量接近给定值时,引入积分控制,以便消除误差,提高控制精度。这种方法既保持了积分作用,又能很好的抑制积分饱和效应,但需要比较大的比例项系数,以使调节器能够快速响应。但较大的比例项作用也会引起系统震荡且不易稳定等缺点。
3.1.2变速积分法:
即设法改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应,偏差越大积分越慢;反之则越快。这种方法虽然能减小积分饱和现象的发生,但却影响了调节系统的快速响应。
3.1.3遇限削弱积分控制法:
当控制进入饱和区以后,使调节器不再进行积分项的累加,而只执行削弱积分的运算,即反向运算。这样就能避免积分的累加造成积分饱和,避免长时间停留在饱和区。但限制的定值需要调试好,以免由于设置不当影响了调节器的调节范围。
我厂可以综合上述3种方法从设计上改善各调节系统的性能,尤其是正常运行时影响比较大的调节系统,只要调试合适会改善各调节系统的性能。比如汽机调门,通过GRE003KU可以设置DEH的输出最大值,在调门开度达到最大值时禁止调节系统继续增加开度,以免产生积分饱和而影响调节性能,即上述的第三种方法。
3.2运行上需采取的措施
由于设计上调节器存在缺陷,实际机组中还不能完全消除积分饱和的影响,所以我们需要在运行中关注并采取相应的措施来克服积分饱和产生的不利影响。 3.2.1PI調节器的性能调试:
当前机组处于调试阶段,对各个PI调节器的参数(比如积分时间常数等)需要认真调试,严格把关,使各个调节系统都处于良好的调节状态,避免由于参数设置不当而容易造成积分饱和的现象。
3.2.2执行机构必须运行在调节区范围内:
执行机构(如阀门)必须运行在正常的调节区范围内,才能保持良好的调节特性。如RCV013VP正常调节区间在30%-70%左右,阀门开的过大或过小都会导致调节的能力和欲度降低,更容易导致积分饱和现象的发生。
3.2.3关注PI调节器的输出:
在将执行器投入之前,需要关注调节器的输出,避免某些情况下由于调节器偏差导致输出量的不断增加,甚至积分饱和,在执行器投入之后产生突开突关的巨大扰动。比如前文提到的GCT-c解除闭锁时导致阀门突开的经验反馈;再比如ARE小阀切大阀的操作,开启ARE031VL出口隔离阀ARE052/054VL前,一定要关注ARE031VL的开度,若存在开度会导致开启隔离阀后造成给水的扰动。
3.2.4打手动消除积分饱和:
对于积分饱和或积分过量的调节器,我们可以采用打手动控制的方法。图四所示为ADG031VV的控制逻辑图[3],自动控制时偏差信号经PI调节器调节后经A/M转换器控制ADG031VV,此时A/M转换器只起到通道作用,不参与调节。当发生积分饱和时,PI调节器的跟踪环节TR1的输出就不断累加,即发生超调现象。这时将A/M打至手动位,由于自动跟踪手动,TR1的输出量立即变为手动输出的量,此时再放回自动,PI部分就从当前的量增加或减小,这样就可以立即消除积分饱和的部分,加快了调节器的响应速度。
所以在发生积分饱和时,我们可以先将调节器打至手动,将阀门调至线性调节区内,再将调节器放回自动,这时调节器就会在当前的线性区间内正常调节了。
4.结论
积分饱和现象在我厂正常运行时极有可能会出现,为了避免或减小积分饱和造成的影响,我们需要对它加强关注,并采取必要的预防措施。本文提到的几点建议希望能对我厂机组的正常运行提供点帮助。鉴于本人知识水平和时间的限制,错误在所难免,如有不对之处还请批评指正,谢谢!
参考文献
[1] 吴兆智,PID调节器的“积分饱和”及“抗积分饱和”问题的解析[J];工业加热;1988年03期
[2] 杨锦,数字PID控制中的积分饱和问题,华电技术,2008,30(6):64-67
[3] 王琦,ADG系统手册,华东院,2010,(6.3):7