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        基于三菱FX2N的增量式PID控制器設計

        作者: 時間:2010-08-17 來源:網絡 收藏
        在工業生產中,常需要采用閉環控制方式來控制溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量。無論是使用模擬的模擬控制系統,還是使用計算機的數字控制系統,都得到了廣泛的應用。這是因為這種方法不需要精確的控制系統數學模型,有較強的靈活性和適應性。但是在數字PLC控制系統中,普通的算法對所有過去狀態存在依賴性,從而引起系統較大的超調,使系統穩定性下降。控制算法每次輸出只輸出控制,必要時可通過邏輯判斷限制故障時的輸出,從而降低了因機器故障導致PID誤輸出給系統帶來嚴重后果的影響。
        在實際系統中,PLC控制模擬量可采用PLC自帶的PID過程控制模塊,但對要求比較高的場合采用改進的PID控制算法,就必須由用戶自己編制PID控制算法,這些問題的考慮,文中介紹一種由實現的式PID方法。

        1 控制原理
        1.1 PID控制原理

        PLC的PID控制器的是以連續系統的PID控制規律為基礎,將其數字化,寫成離散形式的PID控制方程,再根據離散方程進行控制程序
        在連續系統中,典型的PID閉環控制系統如圖1所示,圖中sp(t)是給定值,pv(t)為反饋量,c(t)為系統的輸出量。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/162919.htm


        PID控制器的輸入/輸出關系式為:

        式中:M(t)為控制器的輸出;M0為輸出的初始值;e(t)=sp(t)-pv(t)為誤差信號;Kc為比例系數;T1為積分時間常數;TD為微分時間常數。
        式(1)中等號右邊前3項分別是比例、積分、微分部分,他們分別與誤差、誤差的積分和微分成正比。假設采樣周期為Ts,系統開始運行的時刻為t=0,用矩形積分來近似精確積分,用差分近似精確微分,將式(1)離散化,第n次采樣時控制器的輸出為:

        式中:en-1為第n-1次采樣時的誤差值;K1為積分系數;KD為微分系數。
        由式(2)可知,控制器輸出的第二項是誤差積累的結果,會使得超調量過大,而這些在有些工業過程中是不允許的。所以常規PID控制算法很難控制這類過程。
        1.2 增量式PID控制規律
        增量式PID的結構框圖如圖2所示:


        由式(2)的表達式,就可以根據“遞推原理”得到Mn-1的表達式:

        式中:A=KC+KI+KD;B=KC+2KD;C=KD。A,B,C都是與采樣周期、比例系數、積分時間常數、微分時間常數有關的常數。

        pid控制器相關文章:pid控制器原理



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