PID控温的原理是什么

现在市面上的数字显示温控仪表都是带智能自整定PID工业调节器。所谓的PID温控器就是一种采用设定值与目标值通过集成电路自动运算,达到模糊PID算法,自动运算到快速到达最佳控制状态的仪表。

其中它将不同的输入分度号的温度热电偶、不同分度号的热电阻,通过比例带(P表示),积分时间(I表示),微分时间(D表示),见下图所示

PID控温的原理是什么

这些将PID进行分开后的解释,叫做“控制器”,再由它将信号传递给一个叫“执行器”电路,其中温控器里面可以人工设置一个叫“被控对象”的电路输出。

在输出的同时一路将信号再次给测量变送器,再反馈给输入目标或者说是偏差,这样快速的来回运算,将会使温控器达到最佳效果。

下面说一下PID参数的意义

P→比例带

在PID调节中,它是输出控制量的大小与测量值和设定值之间的偏差成比例关系,偏差越大,输出越大,仪表比例参数P的设定值越大,控制灵敏度越低,稳定性越高;P的设定值越小,灵敏度越高,稳定性越低。例如,仪表的比例参数P设定为“5”,表示偏差值偏离给定值5%时,输出控制量变化100%。

I→积分时间

积分运算的目的主要是消除静态误差,只要偏差存在,积分作用将控制量向使偏差消除的方向移动,积分时间是表示积分强度的单位,仪表设定的积分时间越短,仪表的积分作用越强。例如仪表的积分时间设为200S,表示对目前固定的偏差,积分作用的输出达到和比例作用相同的输出量要用到200S时间。

D→微分时间

积分作用是对控制结果的修正,动作响应速度较慢,微分作用是为了消除其缺点而补充的。

微分作用主要是根据偏差产生的速度对输出量进行修正,使控制过程尽快回到原来的控制状态,微分时间是表示微分强度的单位,仪表设定的微分时间越长;表示仪表的微分作用对控制量的修正越强。

由以上可以看的出,将比例作用的快速性,积分作用的彻底性,微分作用的超前性这三项优点结合起来就构成了理想的PID调节器。

PID控温的原理是什么

其实它们三者之间存在一定的控制周期,我们把它用Ct表示,也就是说仪表完成一个PID周期所用的时间,控制周期越短则仪表的控制越精细,但在位式PID控制中,控制周期太小仪表的输出部分动作可能特别频繁,所以一般连续PID调节时Ct设定在2S左右,使用交流接触PID调节时,Ct应设定在6S左右。

PID控温的原理是什么

还有一个积分范围,用SF表示,它是引入积分分离,消除稳态时的超调量,当SF= 1.0,抑制作用最大,响应速度慢;SF= 0.1,超调作用最小,响应速度快,SF= 0.0,超调抑制作用取消。

简单理解P、I、D三个参数的作用说明:

P值越大,作用越小,P值越小,作用越大;

I值越大,作用越小,值越小,作用越大;

D值越大,作用越大,D值越小,作用越小。

♥最后说一说PID自整定

PID控制中,P、I、D等几个参数的设定将直接影响到PID控制效果,这几个参数又和控制系统本身有着密切的关系,所以很难给出一个任何系统都适用的固定值,为了减小用户对这几个参数的设定难度,一般温控器仪表采用了优化的位式自整定算法,通过自整定运算,仪表可以自己得到一组适合本系统的控制参数,自整定后的参数能适合大多数控制系统的要求,自整定结束后仪表自动转到PID控制状态。

启动自整定:将仪表报警参数组中在项的设定为1,退出报警参数组后,此时仪表的在灯闪烁,仪表进入自整定状态。

PID控温的原理是什么

D自整定时仪表的SV值必须设定在常用值附近。如果自整定时仪表采用位式控制,此时系统会有大幅的震荡,对不允许大幅震荡的系统要慎用自整定。

D自整定状态中,不应有异常的扰动,如断开负载,传感器,执行机构等外部设备。

口自整定的时间和控制系统有关,从几分钟到几小时不等,按设置键可提前结束自整定。

最后是温控器的自动手动无扰切换,当仪表由自动控制方式转为手动控制方式时,仪表的控制输出不变(如仪表在自动控制时的输出 百分比为45%,当改为手动控制时,仪表的输出百分比仍45%) 。当仪表由手动控制方式转为自动 控制方式之前,通过手动调节输出百分比使得仪表的测量值等于目标设定值后,再把仪表由手动控制转为自动控制状态。这样就避免测量值的波动,使手/自动实现平稳转换。

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