一種無超調鈍角拐點的PlD溫控設計
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2．2．5 改進后的PID控制算法綜述
根據本項目溫控工藝要求的特點，在基于傳統PID算法的理念下，經上述改進使該系統成為一具有一定自適應能力的系統，它能夠識別環境條件的變化，并自動校正PID控制參量，這與傳統的PID控制算法的顯著區別在于它具有“辨識→決策→修改”的功能，即不間斷地采樣系統(被控對象)的階段狀態參數并加以辨識后與系統事先給定的準則相比較后實時決策、修改PID的算法，以使系統不斷地趨向最理想的控制效果。改進后的PID算法的系統框圖如圖5所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/162701.htm
3 無超調PID溫控設計性能指標
無超調PID溫控設計的主要性能指標：從自控理論上講，本系統的溫控本質屬于非線性系統，時域上的不確定因素復雜多變，判斷其性能指標綜合體現在以下幾個通用的方面。
3．1 穩定性
穩定性是對控制系統的基本要求，按自適應PID控制算法系統的穩定性要求是指系統的狀態、輸入、輸出和參數等變量在各種條件的變動下總是有界的，即控制算法的校正下，誤差經閉環調節后有界收斂。本系統中，可編程控制器采用的是Siemens Smatic S7-200 PLC，系統中的相關變量均做過歸一化處理，即數字量的引用均標準化在0．0～1．0之間，因而，在系統溫控過程中是收斂有界的，同時，在對實時數據的檢測、辨識、決策過程中，在程序內對所有參量均設有上下限的識別，從而有效保證了執行結果的穩定。
3．2 可維性
本系統的可維性主要指的是軟件維護及操作者應用的便利程度，因在實際生產過程中，產品的規格、型號是多樣化的，因而，在溫控過程中與之相對應的PID參數亦需要相應的變動。在該系統中的人機界面中，通過控制組態，由操作者輸入產品的規格編號后，在控制組態中自動調用配方數據來初始化PID的基礎參數；另一方面，本系統的軟件無論是組態編程還是PLC編程，均采用模塊化結構，因而，系統程序的修改、維護極為便利。依照自控系統的一般規則，系統運行的過程數據均實時采集、記錄到數據庫中，可實時為產品生產加工質量的追溯提供源資料。
3．3 魯棒性(Robust)
如前所述，本溫控系統的被控對象是電磁感應加熱源的功率輸出，在實際的現場環境中，電磁場強的干擾及各類機電設備的運行對PID控制均存在種種已知或未知的擾動，解決此方面的問題除了在硬件上要采取相應的措施外，在PID溫控的設計方面，通過應用上述各種參量限定辨識后，在實際的生產運行中均保證了系統的工作穩定，在相鄰機電設備或變頻電源的啟停擾動下不敏感。
4 結論
4．1 無超調PID沮控實驗效果
經上述改進后的PID控制算法在實際生產過程的運行中有效解決了原溫控的難點，其控制效果如圖6所示。圖6(a)的曲線是采用改進PID溫控算法前的溫控曲線，圖6(b)的溫控曲線是本文所論述的PID算法所實時記錄的溫控效果，其中難得的是在變溫拐點處的控制為理想的鈍角，整體溫控效果與預定的溫度趨向基本吻合，在實際生產過程中與以往相比，既避免了因欠溫而造成的返工現象，又消除了因過溫產生的廢品，有效地提高了產品熱處理的質量。
4．2 無超調PID溫控的設計結論
現代控制理論中，在經典PID控制理論的基礎上衍生的控制理念層出不窮，諸如神經元、神經網絡、模糊PID控制算法等比比皆是，但若要在生產實踐中選取理想的控制算法，就必須通過工程實際進行反復地調整和修改，不拘泥于理論參數或方法限制，根據工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行篩選組合出適合實際的控制算法，使系統達到最優化的運行狀態。雖然在本項目的PID算法取得了預期的效果，但實際運行在各溫度段的PID參數是在調試中獲取，并針對各型號的產品規格在上位組態中以配方的形式給定，如此則使得前期調試頗為繁瑣，因而，在參量自適應的智能化設計方面還有待于進一步的探索與實踐。
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