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发表人:494967369Z 发表时间:2009/12/6 17:03:00  

 

 本栏论题: PID介绍  [3036]

    PID大放送-1
    收集了一些关于PID的文章,给大伙瞧瞧,希望对大家有所帮助
   
    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大放送-2
    接着来:
    (PID控制简介 )
        目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
    同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
    智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
    一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。
    控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐
    通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。
    比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。
    目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器(仪表)已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,
    有各种各样的PID控制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器
    其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
    有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),
    还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制,
    而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连,如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器,
    如Rockwell 的Logix产品系列,它可以直接与ControlNet相连,利用网络来实现其远程控制功能。
    1、开环控制系统
        开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器
    的输出没有影响。在这种控制系统中,不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
      2、闭环控制系统
        闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来
    影响控

以下是关于《PID介绍》论题的回复(共1篇)

回复人:大浪逐风 

 回复时间:2009/12/11 16:45:00

支持(345) | 反对(346)

 

    PID(比例积分微分)英文全称为Proportion Integration Differentiation,它是一个数学物理术语。
     在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史,它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的 其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。
      比例(P)控制
      比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。
      积分(I)控制
      在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统(System with Steady-state Error)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积 分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳 态误差。
      微分(D)控制
      在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用, 其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能 够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在 调节过程中的动态特性。
   

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