上位机辅助PID控制器参数调节.ppt

上位机辅助PID控制器参数调节 姓名 导师 课题的背景与意义 课题的主要研究内容 课题的研究方法 课题进度 目录 一 课题背景及意义 智能仪器的调试方法主要有两种 分别是硬件调整和软件修正 随着仪器仪表和信息管理的高度自动化 以计算机为核心的信息处理与过程控制相结合的智能仪器系统应运而生 智能仪器 本课题以熔点仪为对象 利用上位机辅助调节PID参数控制熔点仪的匀速升温过程 随着智能仪器的越来越普及化 其操作界面越来越简单 通常由按键 数码管 指示灯就可以构成一个操作平台 但是 这种操作界面也为设备的调试带来了一定的困难 二 课题的主要研究内容 理想PID控制的升温曲线 PID参数不当的升温曲线 PID控制器的基本原理 二 课题的主要研究内容 PID控制器本身是一种基于对 过去 现在 和 未来 信息估计的简单控制算法 作为一种线性控制器 它根据设定值r t 和实际输出值y t 构成控制偏差e t 将偏差按比例 积分和微分通过线性组合构成控制量u t 对被控对象进行控制 二 课题的主要研究内容 数字PID控制器 过去控制过程的实现都是由硬件来完成的 由于模拟硬件控制系统缺乏灵活性 对于复杂的工业控制过程 硬件控制在系统最优化和可靠性等方面难以满足要求 在现代控制系统中 计算机取代了模拟调节器构成了微机过程控制系统 二 课题的主要研究内容 微机控制PID调节原理框图 二 课题的主要研究内容 计算机的引入可以充分发挥其运算速度快 逻辑判断能力强 编程灵活等优势 在计算机控制系统中 控制规律的实现是由软件编程来实现的 控制规律和控制参数的改变都可以通过相应的软件操作完成 二 课题的主要研究内容 LabVIEW是一种图形化的编程语言 利用它可以很方便地建立自己的虚拟仪器 其图形化的界面使得编程及使用过程都直观生动 上位机程序 LabVIEW编程 LabVIEW的特点就是能够与硬件设备进行通讯 从而弥补下位机界面不良的缺点 将下位机的参数在上位机中进行各种运算并且显示 二 课题的主要研究内容 调节PID参数只需要通过该界面上简单的按钮操作即可实现 过程非常简单而且节省很多时间 调节后的PID参数值直接通过串口线写入单片机的存储器中 实现了参数的在线调整 三 课题的研究方法 常规PID算法PID调节的控制规律为 式中 u t 控制器 也称调节器 的输出e t 控制器的输入 常常是设定值与被控量之差 即e t r t c t Kp 控制器的比例放大系数Ti 控制器的积分时间Td 控制器的微分时间 改进的PID算法 三 课题的研究方法 输入滤波理想的PID算法中 微分作用对输入信号的噪声很敏感 会由于输入偏差的阶跃变化产生很大的输出幅度 从而引起执行机构的剧烈震荡 这对控制系统往往是不利的 为了不使系统产生较大的震动 在引用微分的同时先对信号进行滤波处理 积分分离法积分项虽然可以消除控制系统的静差 但也会带来一定的副作用 即会引起积分饱和 当饱和超出了限幅范围后 经过一定时间 输出才能脱离饱和区 这样就会造成调节滞后 会使系统出现明显的超调 恶化调节品质 本课题中使用积分分离的方法来克服积分饱和现象 三 课题的研究方法 PID参数的传输PID参数在单片机与上位机之间相互传输需要一定协议 这个协议是由开发者根据硬件自行定制的 在本课题中 下位机大多数采取整形运算 若在上位机运算得到浮点数 且数量级相差较大时 需要将各个参数经过一定的整定再传给下位机 且不能超过下位机的最大字节数 2011年9月 2011年11月 查阅资料 了解目前国内外智能仪器发展状况以及先进的PID控制器设计方法 完成开题报告 2011年12月 2012年2月 学习PID控制的基本原理与控制算法 掌握LabVIEW编程语言及其编程思路 2012年3月 2012年8月 编写应用于控制智能熔点仪匀速升温的LabVIEW程序 四 课题进度 2012年