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现场总线技术的神秘口诀PID调参不再难

(一)PID基本概述:

1,PID是一个闭环控制算法。因此要实现PID算法,必须在硬件上具有闭环控制,就是得有反馈。比如控制一个电机的转速,就得有一个测量转速的传感器,并将结果反馈到控制路线上。

2,PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法。但并不是必须同时具备这三种算法,也可以是PD,PI,甚至只有P算法控制。我以前对于闭环控制的一个最朴素的想法就只有P控制,将当前结果反馈回来,再与目标相减,为正的话,就减速,为负的话就加速。现在知道这只是最简单的闭环控制算法。

3,比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法各有作用:

比例子来说明这些概念:

比例(P):反应系统偏差e(t),系数大,可以快速调整,但过大的比例会降低系统稳定性。

积分(I):消除稳态误差,使系统无余差,但过大的积分可能引起滞后效应。

微分(D):预见偏差变化率e(t)-e(t-1),提高动态性能,但可能放大噪声干扰。

4、选择合适的P,I,D项:根据实际目标系统调试出最佳参数。

(二)常用控规特点:

1、比例单独使用时能较快克服扰动,但无法保持输出值在理想范围内,不适用于要求高且允许余差的小范围内变化的情况,如水泵房冷热水池水位和油泵房中间油罐油位等。

2、PI组合更广泛应用于通道滞后小且负荷变化不大的场合,如流量和供油管流量以及温度调节等。

3、PD组合适用于容量滞后较大或时间常数较大的场景,如加热型温度和成分调整,以提高系统稳定性及动态性能;但需注意纯滞后的影响,以及噪声干扰对微分项带来的影响。

4、完整PID组合结合了优势,在需要高精度、高响应性的情况下采用,如温度和成份精确调整,对于时间常数或容量滞后的增强效果显著;但仍需考虑过程特性及工艺要求以选取最佳方案。如果以上方法不能满足需求,可考虑串级控、大滞后控等其他策略。

5、公式计算:例如数字形式下的pid计算如下:

6、中断问题:Kp,Ti,Td三个参数设定至关重要,一般只能设置初步值,然后通过实时运行修改记录其最佳值。在调试阶段程序需要能够随时更新并记忆这些参数。

7、自整定概念:某些应用中由于对象不可预知,因此采用自整定的方法寻找新的工作对象所需参数,并记住为未来使用保留。此过程通常发生一次新设备首次启动时,以便用户无需手动设定而直接开始工作流程。

8,PID流程图展示了整个操作过程,从输入数据到输出结果,每一步都涉及到的变换与校准,这个流程图帮助理解复杂操作背后的逻辑结构。

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