程序温控仪中PID参数自整定算法-自动化仪表.PDF
 
程序温控仪中 234 参数 自整定算法 秦文虎
 
程序温控仪中 !"# 参数 自整定算法
 
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秦文虎 周杏鹏(东南大学仪器科学与工程系，江苏南京 %&’’() )
 
关键词：温度控制 !"# 控制 自整定 极限环法 由于 目前多数程序温控仪没有这种“自调整”能力，只
 
!"# $%&’(：)"*+"&,-.&" /%0-&%1 234 /%0-&%1 5"16 $ -.0708 能依靠人工重新整定参数，考虑到生产过程的连续性，
 
9"-:%’ %6 17*7- &708 这种实时重新整定经常难 以进行。如果盲 目调整参
 
摘 要 提出了一种适合于程序温控仪使用的 !"# 参数 自整定
 
数，有时不仅达不到预期的控制效果，而且可能出现不
 
算法，介绍了该算法原理和软件设计，并将此算法应用于实际的
 
应有的振荡或严重超差，从而影响产品质量和经济效
 
控制系统中，取得了良好的控制效果。
 
益。因此，从用户角度来说，最好程序温控仪直接带自
 
;
 
整定 !"# 参数的功能，这样不仅可以避免人工整定参
 
.56 965364884 ?7, 9621;29-, 5. /7,
 
4-3562/78 41= /7, =,+231 5. +5./:46, 46, 21/65=0;,= > ?7, 4-3562/78 74+ 数不准的问题，又可缩短整定时间。因此，研究 !"# 参
 
 数 自整定具有较大的理论和应用价值。
 
> 234 参数 自整定算法原理
 
= 引言
 
!"# 参数 自整定算法很多，诸如 B $ C 法，衰减 曲
 
!"# 控制是过程控制领域中应用最普遍的控制规
 
线法，专家系统法等，但鉴于 目前市场上流行的程序温
 
律。在一个实际的 控制系统中， 控制的实现
 
!"# !"#
 
控仪大都以D’E& 为 F!G，资源有限，运算能力弱，因此
 
是通过改变调节器参数来完成的。对如图 所示的加
 
&
 
在程序温控仪中实现的 !"# 参数 自整定算法必须计算
 
热炉控制系统，程序温控仪就相当于一种 !"# 调节器。
 
量少，辨识简单；另一方面，由于加热炉控制系统没有
 
程序温控仪参数设置的合理，温度控制就能达到既快
 
负的输入，温度一旦超调，只能靠 自然冷却达到设定的
 
又稳的效果；反之，就达不到所需的温控精度。因此，
 
工作温度点。因此，以 *H?IJK 提出的极限环法为基
 
对不同的应用场合，如何选择程序温控仪的 !"# 参数

simulink的pid参数自整定
 
对系统建模
 
 元件大家自己去找，很简单就不说了
双击pid模块
 
 我这里用的是pI，其它参数随便设置
点击上图蓝框的Tune进行自整定
 
 虚线是你原来的系统响应，实线是自整定后系统认为的最优解，然后点击update block更新参数。新参数如下图
 
 只要你能对实体模型建出模，pid调参就不用担心了，其实最难的还是建模

 
继电反馈法PID参数自动整定原理如图1所示和图2所示(参见Astrom 《Adaptive Control》)，也有文献称为极限环法PID参数自动整定，图1中当系统整定开关切在T位置时，由于继电特性作用，系统强制发生振荡，测出振荡周期Tu和系统增益Ku，就可确定PID参数，具体Ku=4*d/(π*a)，式中a为系统输出一次谐波分量的幅值，d为继电特性环节输出幅值，此时，PID参数可设定为：Kc=0.6*Ku，Ti=0.5*Tu，Td=0.125*Tu，当系统有干扰时，采用有回滞特性的继电环节更好些，可以克服干扰的影响，相关计算公式不变，继电反馈法PID参数自动整定效果如图3所示，当系统处于自动整定状态时，如果当pv>=sp+h，继电环节输出MP0-d，反之当pv<=sp-h，继电环节输出mp=MP0+d，式中MP0是稳态值时输出，这样就强制系统发生振荡，可以看到，整定后的控制效果还是相当不错。
 
下面我们逆推一下整定的准确性，Ku=Kc/0.6=0.739926/0.6=1.23321，Tu=2*Ti=2*165=330sec，a==4*d/(π*Ku)=4*0.05/(pi*1.23321)=0.051623，在描述函数法中，继电环节的描述函数为G(jω)=-1/N，其中N=4*d/(π*a)*exp(-j*arcsin(h/a))，使Gp(jω)=-1/N，解此方程即可求得Tu和a，我们用MATLAB代码解此方程得Tu =352.7039，a=0.0465，这与实际值有一定误差，误差原因有很多，包括像数值计算误差、一次谐波分量幅值的进似、数据交换的延滞、晶振不准引起的时基误差、量化误差、非真真正正的实时仿真等等。
 

 

 

 
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