过程控制积分时间、积分增益和积分速度的区别

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对于调节器的积分作用还可以换一种方式来理解，因为从过渡过程的平面上来看，积分就是起了一个移动比例度的作用。其工作过程结合上面所说的，再通过图1来看看积分对比例度的影响，调节器有积分作用时，在阶跃信号的作用下，调节器的输出先跳变后再缓慢上升，直至到极限输出值为止。输出先跳变是由于比例的作用，缓慢地上升则是积分的影响。如果把比例的影响除去后，图1的点线表示的就是纯积分的影响了，比例积分作用同时对控制器输出的影响就如图中的实线所示，即积分作用相当于将比例作用慢慢地向上推移，也就是说相当于比例度向克服偏差的方向连续移动，移动的速度与积分时间成反比，只有当测量值又回到给定值，偏差为零时，积分才停止推动比例度。如果要使比例度向相反的方向移动，只有测量值越过了给定而产生反方向的偏差后，积分才开始使比例度向相反的方向移动。
  
图1  积分对比例度的影响示意图

正偏差和负偏差对调节器输出的影响如图2所示，图中比例度的中线对应于调节器在控制点时的输出，在只有比例作用时输出是一个常数，即比例度的中线不会改变。当加入积分作用后，这条中线就随时间而改变了，改变的速度与积分时间成反比。这时调节器的输出就是比例输出与积分输出之和：积分输出就是这条改变的中心线，所以总输出表现为以控制点为中心的一条带子。
  
图2  偏差对调节器输出的影响

但要指出的是，所谓推动或移动比例度，只是一种直观形象的比喻，是为了表明积分和比例控制规律之间的相互关系，其目的是为了便于学习和理解积分作用。这种表示方法可能比抽象的定义和数学公式是要比较容易理解积分作用的实质。最后对积分作用作一概括：调节器的积分作用是为消除控制系统的余差而设置的：积分作用的输出变化与输入偏差的积分成比例，比例作用通过偏差将输出与测量值紧紧联系起来，而积分作用能使输出为任何直、只有当偏差为零时才停止积分作用，这个特性能使余差消除，只要偏差存在，积分作用就会使输出向消除余差的方向变化。

测定积分时间，就是给比例积分调节器输入一阶跃信号，记下输出垂直上升的数值并用秒表开始计时，待输出达到垂直上升部分的两倍时，停止计时。这时秒表所记下的时间就是积分时间Ti，其过程用图3表示如下，即取积分作用的输出等于比例作用的输出的一段时间就是积分时间Ti。
   
图3  积分作用示意图

由于不同产品对调节器积分时间的标注不相同，因此在现场应用中，要注意分清楚各种积分时间的刻度，如有的标为积分速度，表示成0-10等分刻度，由0到10是表示积分速度增加或减少的方向。如有的是按“分/重复”刻度，称为积分时间，积分时间是积分速度I的倒数(Ti=1/I)，积分时间长，积分速度就小，即偏差随时间累积的速度就小。有的则用“重复次数/分”刻度，称为积分增益。要记住的是：增加积分时间或降低积分增益，会使积分作用强度降低，减少积分时间或降低积分增益，会使积分作用强度增强。