如何實(shí)現(xiàn)PID控制
出處:維庫電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2016-05-17 15:13:28
在一些系統(tǒng)中,需要進(jìn)行PID控制,如一些板卡采集系統(tǒng),甚至在一些DCS和PLC的系統(tǒng)中有時(shí)要擴(kuò)充系統(tǒng)的PID控制回路,而由于系統(tǒng)硬件和回路的限制需要在計(jì)算機(jī)上增加PID控制回路。在紫金橋系統(tǒng)中,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供了PID控制點(diǎn)可以滿足PID控制的需要。
進(jìn)入到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài),新建點(diǎn)時(shí)選擇PID控制點(diǎn)。紫金橋提供的PID控制可以提供理想微分、微分先行、實(shí)際微分等多種控制方式。
進(jìn)行PID控制時(shí),可以把PID的PV連接在實(shí)際的測(cè)量值上,OP連接在PID實(shí)際的輸出值上。這樣,在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行時(shí),就可以自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行PID控制。
PID參數(shù)的調(diào)整:
在PID參數(shù)進(jìn)行整定時(shí)如果能夠有理論的方法確定PID參數(shù)當(dāng)然是理想的方法,但是在實(shí)際的應(yīng)用中,更多的是通過湊試法來確定PID的參數(shù)。
增大比例系數(shù)P一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng),在有靜差的情況下有利于減小靜差,但是過大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有比較大的超調(diào),并產(chǎn)生振蕩,使穩(wěn)定性變壞。
增大積分時(shí)間I有利于減小超調(diào),減小振蕩,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加,但是系統(tǒng)靜差消除時(shí)間變長。
增大微分時(shí)間D有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,使系統(tǒng)超調(diào)量減小,穩(wěn)定性增加,但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱。
在湊試時(shí),可參考以上參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制過程的影響趨勢(shì),對(duì)參數(shù)調(diào)整實(shí)行先比例、后積分,再微分的整定步驟。
首先整定比例部分。將比例參數(shù)由小變大,并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng),直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。如果系統(tǒng)沒有靜差或靜差已經(jīng)小到允許范圍內(nèi),并且對(duì)響應(yīng)曲線已經(jīng)滿意,則只需要比例調(diào)節(jié)器即可。
如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求,則必須加入積分環(huán)節(jié)。在整定時(shí)先將積分時(shí)間設(shè)定到一個(gè)比較大的值,然后將已經(jīng)調(diào)節(jié)好的比例系數(shù)略為縮?。ㄒ话憧s小為原值的0.8),然后減小積分時(shí)間,使得系統(tǒng)在保持良好動(dòng)態(tài)性能的情況下,靜差得到消除。在此過程中,可根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)和積分時(shí)間,以期得到滿意的控制過程和整定參數(shù)。
如果在上述調(diào)整過程中對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程反復(fù)調(diào)整還不能得到滿意的結(jié)果,則可以加入微分環(huán)節(jié)。首先把微分時(shí)間D設(shè)置為0,在上述基礎(chǔ)上逐漸增加微分時(shí)間,同時(shí)相應(yīng)的改變比例系數(shù)和積分時(shí)間,逐步湊試,直至得到滿意的調(diào)節(jié)效果。
PID控制回路的運(yùn)行:
在PID控制回路投入運(yùn)行時(shí),首先可以把它設(shè)置在手動(dòng)狀態(tài)下,這時(shí)設(shè)定值會(huì)自動(dòng)跟蹤測(cè)量值,當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)后,再把它切換到自動(dòng)狀態(tài)下,這樣可以避免系統(tǒng)頻繁動(dòng)作而導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。
復(fù)雜回路的控制:
前饋控制系統(tǒng):
通常的反饋控制系統(tǒng)中,對(duì)干擾造成一定后果,才能反饋過來產(chǎn)生抑制干擾的控制作用,因而產(chǎn)生滯后控制的不良后果。為了克服這種滯后的不良控制,用計(jì)算機(jī)接受干擾信號(hào)后,在還沒有產(chǎn)生后果之前插入一個(gè)前饋控制作用,使其剛好在干擾點(diǎn)上完全抵消干擾對(duì)控制變量的影響,因而又得名為擾動(dòng)補(bǔ)償控制。
在紫金橋的控制系統(tǒng)中,可以把前饋控制計(jì)算的結(jié)果作為PID控制的輸出補(bǔ)償量OCV,并采用加補(bǔ)償,這樣就形成了一個(gè)前饋控制系統(tǒng)了。
純延遲補(bǔ)償控制:
在實(shí)際的控制過程中,由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)和測(cè)量裝置的延遲,系統(tǒng)有可能是一個(gè)純滯后過程,如對(duì)于溫度的控制其延遲時(shí)間可能多達(dá)10多分鐘。這種滯后性質(zhì)常引起被控對(duì)象產(chǎn)生超調(diào)或振蕩,造成系統(tǒng)不容易達(dá)到穩(wěn)定過程。因此,可以在控制過程中并聯(lián)一個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié),用來補(bǔ)償被控制對(duì)象中的滯后部分,這樣可以使系統(tǒng)快速達(dá)到穩(wěn)定過程。
純滯后控制系統(tǒng)是把滯后補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果作為PID控制器的輸入補(bǔ)償量ICV,并作為輸入補(bǔ)償?shù)臏p補(bǔ)償。這樣就構(gòu)成了一個(gè)純滯后的SMITH預(yù)測(cè)控制回路。
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