PID控制说明.ppt

1 2 控制回路图 将控制回路构成图示如下 此回路将控制输出的结果 测量值读取后 与设定值进行比较 为使测量值与设定值一致而进行控制修正运作 控制回路图 操作输出OUT 偏差 测量值 设定值 P 比较 调节器 工序 PID运算 PID控制 比例控制 P运作 输出与测量值 PV 设定值 SP 的偏差成比例的输出量 积分控制 I运作 输出与该偏差的积分成比例的输出量 微分控制 D运作 输出与该偏差的微分成比例的输出量 将此三个量相加输出 以达到目标值 3 比例控制 运作 实施的操作量与测量值设定值的偏差成一定比例 根据设备有所不同 比例带一般为 温度控制 但是 仅仅是 控制的话 会产生下面将提到的余差 所以一般加上 积分 控制 以消除与设定值的偏差 比例控制 比例带与P控制输出的关系如图所示 用 p运算式的设定举例 比例带 操作输出 偏差 偏差 0 5 比例带与输出的关系 比例带越小输出越大 阶跃式偏差 斜坡式偏差 偏差 偏差 输出 输出 时间 时间 时间 时间 0 5 4 比例控制中 经过一定时间控制偏差稳定在一定值时 此时的偏差叫做余差 仅用比例控制的时候 根据负荷的变动及设备的固有特性不同 有时会出现余差 负荷特性与控制特性线的交点和设定值不一致是其原因 比例带小时较少产生 余差 比例运作产生的余差 5 积分控制 运作 在出现余差时改变控制输出量 能消除余差 存在偏差时 进行 操作 根据其大小调节的输出会有一定的速度变化 只要偏差还存在 就会不断的输出 积分控制 运作输出 积分时间越短合成的 运作就越强 输出 偏差 时间 时间 运作输出 运作输出 运作输出 输出 时间 运作输出 运作输出 积分时间的定义向 运作的调节器加上阶跃输入后 到 运作的输出变化量与 运作的输出变化量相等时的时间 就是积分时间 积分时间 弱 积分时间 强 6 微分控制 微分控制 运作 是由外部干扰等原因测量温度开始变化时 根据其变化程度 在偏差较小时加以较大的修正运作 以防止出现较大的变化的控制 微分时间的定义如图所示 输入量连续的以一定速度变化时 到 运作的输出变化量与 运作的输出变化量相等为止的时间 就叫做微分时间 斜坡型偏差 偏差 输出 时间 时间 运作输出 运作输出 微分时间 弱 运作输出 输出 时间 运作输出 运作输出 微分时间 强 运作输出 偏差的变化消失时 运作的输出也消失 微分时间越长 合成的 D运作就越强 7 为将PI控制与 控制的长处相组合 把 种控制 比例 积分 微分控制 组合起来的控制叫做 控制 运作的运算式就是将前面所述各项列出 p 这就是基本公式 实际中运用的是此公式的变形 温度控制时 多通过 这三个要素进行控制 控制 比例 积分 微分控制 8 某时刻突然出现偏差时 通过 与 控制操作量出现急剧的变化 以防止偏差的增大 偏差继续存在时 随着时间经过 控制发生作用 操作量增大 消除余差 控制的阶跃响应 的各项输出与合成输出 9 设定值变更后的各种控制效果 控制设定值变更时的控制效果 10 根据测量值的变动波形调整 值参考 根据测量值变动波形调整 参数 有振荡 超调小 t t 超调大 稳定快 长周期振荡 稳定慢 无振荡 稳定慢 t t 积 分 时 间 大 弱 大 弱 小 强 比例带 11 参数的求法有各种方式 举例如下 从工序特性求值的方法 过渡应答法加入阶跃信号 求得过程增益 等价时常数 等价无效时间 由这些值来计算 参数的求法之一 目标值 最终值 变曲点 变曲点的切线 输出信号 时间 时间 PV 12 等价时常数 响应曲线变曲点的切线与初期安定状态及最终安定状态的交点间的经过时间 等价无效时间 过程操作量出现阶跃型变化时刻起 到响应曲线变曲点切线与初期安定状态的交点的时间 过程增益 相对于操作变化量的控制量变化的比例 控制量 值 的变化量 操作量 值 的变化量 表1 值计算表 提案 13 220秒 30秒 比例带 的计算 积分时间 的计算 秒微分时间 的计算 秒 14 比例带 的调整 积分时间 的调整 微分时间 的调整 15 控制 比例带 大 小时 对外部干扰及设定变更的修正运作变快 过小