如何實(shí)現(xiàn)PID控制

　　在一些系統(tǒng)中，需要進(jìn)行PID控制，如一些板卡采集系統(tǒng)，甚至在一些DCS和PLC的系統(tǒng)中有時(shí)要擴(kuò)充系統(tǒng)的PID控制回路，而由于系統(tǒng)硬件和回路的限制需要在計(jì)算機(jī)上增加PID控制回路。在紫金橋系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了PID控制點(diǎn)可以滿足PID控制的需要。

　　進(jìn)入到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)，新建點(diǎn)時(shí)選擇PID控制點(diǎn)。紫金橋提供的PID控制可以提供理想微分、微分先行、實(shí)際微分等多種控制方式。

　　進(jìn)行PID控制時(shí)，可以把PID的PV連接在實(shí)際的測(cè)量值上，OP連接在PID實(shí)際的輸出值上。這樣，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行時(shí)，就可以自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行PID控制。

　　PID參數(shù)的調(diào)整：

　　在PID參數(shù)進(jìn)行整定時(shí)如果能夠有理論的方法確定PID參數(shù)當(dāng)然是最理想的方法，但是在實(shí)際的應(yīng)用中，更多的是通過(guò)湊試法來(lái)確定PID的參數(shù)。

　　增大比例系數(shù)P一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但是過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。

　　增大積分時(shí)間I有利于減小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，但是系統(tǒng)靜差消除時(shí)間變長(zhǎng)。

　　增大微分時(shí)間D有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱。

　　在湊試時(shí)，可參考以上參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制過(guò)程的影響趨勢(shì)，對(duì)參數(shù)調(diào)整實(shí)行先比例、后積分，再微分的整定步驟。

　　首先整定比例部分。將比例參數(shù)由小變大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。如果系統(tǒng)沒(méi)有靜差或靜差已經(jīng)小到允許范圍內(nèi)，并且對(duì)響應(yīng)曲線已經(jīng)滿意，則只需要比例調(diào)節(jié)器即可。

　　如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則必須加入積分環(huán)節(jié)。在整定時(shí)先將積分時(shí)間設(shè)定到一個(gè)比較大的值，然后將已經(jīng)調(diào)節(jié)好的比例系數(shù)略為縮小(一般縮小為原值的0.8)，然后減小積分時(shí)間，使得系統(tǒng)在保持良好動(dòng)態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。在此過(guò)程中，可根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，以期得到滿意的控制過(guò)程和整定參數(shù)。

　　如果在上述調(diào)整過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程反復(fù)調(diào)整還不能得到滿意的結(jié)果，則可以加入微分環(huán)節(jié)。首先把微分時(shí)間D設(shè)置為0，在上述基礎(chǔ)上逐漸增加微分時(shí)間，同時(shí)相應(yīng)的改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，逐步湊試，直至得到滿意的調(diào)節(jié)效果。

　　PID控制回路的運(yùn)行：

　　在PID控制回路投入運(yùn)行時(shí)，首先可以把它設(shè)置在手動(dòng)狀態(tài)下，這時(shí)設(shè)定值會(huì)自動(dòng)跟蹤測(cè)量值，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)后，再把它切換到自動(dòng)狀態(tài)下，這樣可以避免系統(tǒng)頻繁動(dòng)作而導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

　　復(fù)雜回路的控制：

　　前饋控制系統(tǒng)：

　　通常的反饋控制系統(tǒng)中，對(duì)干擾造成一定后果，才能反饋過(guò)來(lái)產(chǎn)生抑制干擾的控制作用，因而產(chǎn)生滯后控制的不良后果。為了克服這種滯后的不良控制，用計(jì)算機(jī)接受干擾信號(hào)后，在還沒(méi)有產(chǎn)生后果之前插入一個(gè)前饋控制作用，使其剛好在干擾點(diǎn)上完全抵消干擾對(duì)控制變量的影響,因而又得名為擾動(dòng)補(bǔ)償控制。

　　在紫金橋的控制系統(tǒng)中，可以把前饋控制計(jì)算的結(jié)果作為PID控制的輸出補(bǔ)償量OCV，并采用加補(bǔ)償，這樣就形成了一個(gè)前饋控制系統(tǒng)了。

　　純延遲補(bǔ)償控制：

　　在實(shí)際的控制過(guò)程中，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)和測(cè)量裝置的延遲，系統(tǒng)有可能是一個(gè)純滯后過(guò)程，如對(duì)于溫度的控制其延遲時(shí)間可能多達(dá)10多分鐘。這種滯后性質(zhì)常引起被控對(duì)象產(chǎn)生超調(diào)或振蕩，造成系統(tǒng)不容易達(dá)到穩(wěn)定過(guò)程。因此，可以在控制過(guò)程中并聯(lián)一個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，用來(lái)補(bǔ)償被控制對(duì)象中的滯后部分，這樣可以使系統(tǒng)快速達(dá)到穩(wěn)定過(guò)程。

　　純滯后控制系統(tǒng)是把滯后補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果作為PID控制器的輸入補(bǔ)償量ICV，并作為輸入補(bǔ)償?shù)臏p補(bǔ)償。這樣就構(gòu)成了一個(gè)純滯后的SMITH預(yù)測(cè)控制回路。