PID控制详细介绍
温度控制谁称雄:PID vs.模糊逻辑 作者:Peter Galan,CONTROL ENGINEERING 通常,对于温度控制的理解,是觉得其技术成熟且改变不大。有一些工业的应用(如,注塑工业),不仅对时间进行精确的控制,而且在当设定值改变时,对于快速加温阶段和扰动的快速响应形成最小程度的过冲(overshoot)和下冲(undershoot)。一般采用的PID控制技术难以满足这些特殊的场合。 目前存在2种的复杂温度控制器。一种方案是基于增加特殊性能的PID,另一种方案是模糊逻辑控制。 增强的PID温度控制 加热和冷却过程中的不同速度(时间常数)可根据温度设定值,进行PID常数的动态调节。这样的调节需要一个加热模型--加热过程的反转静态特性(inverse static characteristic)。一旦控制系统执行加热模型,它的输出可被相应地用于前馈变量。前馈变量与比例成分的输出一起使加热模型符合加热过程。 一个近似的时间优化控制方法需要将温度控制的全部过程分为3个部分,每部分都有其不同控制机制。在第一阶段(温度在设定值之下)和最后一个阶段(温度在设定值之上),幂常量(分别是满值和零)被应用,控制调节误差。在中间阶段(设定值在中间),线性PID控制开始作用。在这里所谓的线性控制区(linear control zone,LCZ)、非线性、调节误差限制(regulation error limit ,REL)就能被使用,会有助于限制温度的过冲和下冲。图1中,为加强的PID温度控制器的框图,适用范围较广。 模糊逻辑 工程师们对模糊逻辑的了解已经超过35年。模糊控制的魅力在于小规模的微型控制器,因为这一技术比常规的PID要求较少的计算幂和更少的操作存储量。 模糊控制的基本形式可模拟人工控制过程。根据瞬时温度背离设定值(调节误差,e(n))的程度和温度改变的速率(或调节误差的背离,(e(n)),人工调整应用于加热成分的幂。整个过程由系统的物理或数学性质决定。温度的背离和温度的改变速率是高?是底?还是中等?模糊控制以同样的过程变量状态运行。 如图2,模糊温度控制器的框图表明,模糊控制器的输出是如何在功能加强的传统的PID控制器的情况下与前馈模块的输出相结合的。类似的适配模块可使解模糊化过程优化(使模糊化输出变量成为明确的输出值),并且同时帮助加热器模块更真实反映加热过程。 你的系统你做主 即使像温度控制这类最简单的过程,如果增加了诸如快速增温阶段也可能变得很复杂。执行功能加强的、传统的PID控制器就成为一项挑战,特别是如果需要自调整能力以帮助确定优化PID常量时。然而,不可否认的是,PID控制的理论的运用相当广泛。 另外,模糊控制似乎能较简单的实现相同的性能。由一阶或更高阶的多项式(LCZ在增强PID控制中提供唯一一个零阶近似值)控制的,用于时间优化控制系统的二阶转换曲线的近似值使模糊控制在时间优化控制应用中颇占优势。作为相对较为新的控制方法,它也能提供更多的发展空间。 PID-2 接着来: (PID控制简介 ) 1、开环控制系统 PID-3 作者:Vance J.VanDoren, CONTROL ENGINEERING编辑顾问 比例-积分-微分控制器在引入控制界60多年以后,仍保留了它们在工业过程控制中的主导地位。
PID-4 PID-6 PID温度控制的PLC程序设计 温度控制是许多机器的重要的构成部分。它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内,然后进行工件的加工与处理。PID控制系统是得到广泛应用的控制方法之一。在本文中,将详细讲叙本套系统。 l 系统组成 本套系统采用Omron的PLC与其温控单元以及Pro-face的触摸屏所组成。系统包括CQM1H-51、扩展单元TC-101、GP577R以及探温器、加热/制冷单元。 l 触摸屏画面部分(见图1-a) 1-a 如图所见,数据监控栏内所显示的002代表现在的温度,而102表示输出的温度。如按下开始设置就可设置参数。需要设置的参数有六个,分别是比例带、积分时间、微分时间、滞后值、控制周期、偏移量。它们在PLC的地址与一些开关的地址如下所列。 比例带 : DM51 积分时间 : DM52 微分时间 : DM53 滞后值 : DM54 控制周期 : DM55 偏移量 : DM56 数据刷新 : 22905 l PLC程序部分 002:PID的输入字 102:PID的输出字 [NETWORK] Name="Action Check" //常规检查 [STATEMENTLIST] LD 253.13 //常ON OUT TR0 CMP 002 #FFFF //确定温控单元是否完成初始化 AND NOT 255.06 //等于 OUT 041.15 //初始化完成 LD TR0 AND 041.15 OUT TR1 AND NOT 040.10 //不在参数设置状态 MOV DM0050 102 //将设置温度DM50传送给PID输出字 LD TR1 MOV 002 DM0057 //将002传送到DM57 [NETWORK] Name="Setting Start"//设置开始 [STATEMENTLIST] LD 253.13 OUT TR0 AND 229.05 //触摸屏上的开始设置开关 DIFU 080.05 //设置微分 LD TR0 AND 041.15 AND 080.05 SET 040.01 //开始设置标志位1 SET 040.10 //开始设置标志位2 [NETWORK] Name="Poportion"//比例带设置 [STATEMENTLIST] LD 040.01 OUT TR0 AND NOT 042.01 MOV #C110 102 //读输出边与输入边的比例带 CMP 002 #C110 //比较输入字是否变成C110 AND 255.06 //等于 SET 042.01 //设置比例带标志 LD TR0 AND 042.01 MOV DM0051 102 //将比例带的设定值写入输出字 CMP 002 DM0051 //是否写入 AND 255.06 RSET 040.01 //复位标志1 RSET 042.01 //复位比例带标志 SET 040.02 //向下继续设置标志 [NETWORK] Name="Integral"//积分时间设置 [STATEMENTLIST] LD 040.02 OUT TR0 AND NOT 042.02 MOV #C220 102 //读输出边与输入边的积分 CMP 002 #C220 //比较输入字是否变成C220 AND 255.06 SET 042.02 //设置积分标志 LD TR0 AND 042.02 MOV DM0052 102 //将积分的设定值写入输出字 CMP 002 DM0052 //是否写入 AND 255.06 RSET 040.02 RSET 042.02 SET 040.03 //向下继续设置标志 [NETWORK] Name="differential"//微分时间设置 [STATEMENTLIST] LD 040.03 OUT TR0 AND NOT 042.03 MOV #C330 102 //读输出边与输入边的微分 CMP 002 #C330 //比较输入字是否变成C330 AND 255.06 SET 042.03 //设置微分标志 LD TR0 AND 042.03 MOV DM0053 102 /将微分的设定值写入输出字 CMP 002 DM0053 //是否写入 AND 255.06 RSET 040.03 RSET 042.03 SET 040.04 //向下继续设置标志 [NETWORK] Name="Hysteresis"//滞后值设置 [STATEMENTLIST] LD 040.04 OUT TR0 AND NOT 042.04 MOV #C440 102 //读输出边与输入边的滞后值 CMP 002 #C440 //比较输入字是否变成C440 AND 255.06 SET 042.04 设置滞后值标志 LD TR0 AND 042.04 MOV DM0054 102 /将滞后值的设定值写入输出字 CMP 002 DM0054 //是否写入 AND 255.06 RSET 040.04 RSET 042.04 SET 040.05 //向下继续设置标志 [NETWORK] Name="Period"//控制周期设置 [STATEMENTLIST] LD 040.05 OUT TR0 AND NOT 042.05 MOV #C550 102 //读输出边与输入边的控制周期 CMP 002 #C550 //比较输入字是否变成C550 AND 255.06 SET 042.05 //设置控制周期标志 LD TR0 AND 042.05 MOV DM0055 102 将控制周期的设定值写入输出字 CMP 002 DM0055 是否写入 AND 255.06 RSET 040.05 RSET 042.05 SET 040.06 //向下继续设置标志 [NETWORK] Name="Shift"//偏移量设置 [STATEMENTLIST] LD 040.06 OUT TR0 AND NOT 042.06 MOV #C660 102 //读输出边与输入边的偏移量 CMP 002 #C660 //比较输入字是否变成C660 AND 255.06 SET 042.06 //设置偏移量标志 LD TR0 AND 042.06 MOV DM0056 102 //将偏移量的设定值写入输出字 CMP 002 DM0056 //是否写入 AND 255.06 RSET 040.06 RSET 042.06 SET 040.00 [NETWORK] Name="Return"//返回 [STATEMENTLIST] LD 040.00 OUT TR0 AND NOT 042.00 MOV #C070 102 //读输入边的处理值 CMP 002 #C070 比较输入字变成C070 AND 255.06 SET 042.00 //返回标志 LD TR0 AND 042.00 MOV DM0050 102 将设定温度值写入输出字 RSET 040.00 RSET 042.00 RSET 040.10 以上是本套系统的全部内容,经过反复试验,此系统可以维持温度在 |
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