按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器（intelligent regulator），其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器（PLC），还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器（PLC） 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器（PLC）可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC…5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
1、开环控制系统
开环控制系统（open…loop control system）是指被控对象的输出（被控制量）对控制器（controller）的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
2、闭环控制系统
闭环控制系统（closed…loop control system）的特点是系统被控对象的输出（被控制量）会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈（ Negative Feedback），若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。
3、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性（stability），一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来（Steady…state error）描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。
4、PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady…state error）。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady…state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例＋积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例＋微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例＋微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
5、PID控制器的参数整定
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
PID参数的经验设置
我在手册上查到的，并已实际的测试过，方便且比较准确
应用于传统的PID
1。首先将I，D设置为0，即只用纯比例控制，最好是有曲线图，调整P值在控制范围内成监界振荡状态。
记录下临界振荡的同期Ts
2。将Kp值=纯比例时的P值
3。如果控制精度=1。05％，则设置Ti=0。49Ts ； Td=0。14Ts ；T=0。014
控制精度=1。2％，则设置Ti=0。47Ts ； Td=0。16Ts ；T=0。043
控制精度=1。5％，则设置Ti=0。43Ts ； Td=0。20Ts ；T=0。09
朋友，你试一下，应该不错，而且调试时间大大缩短
********************************************************************************************
效果不理想，平常手动时在＋/…200牛顿左右波动（LoadCell式张力传感器）；自动时最好也就＋/－80N吧（注意：6％了！感觉有震荡嫌疑了）。没有趋势图，波动周期没测过。
简单介绍一下这里的张力控制：
loadcell测张力（单位n，范围0～2400n）；通过调速调节张力；速度主给定为前级车速（前级车速由模拟量传送到PLC，PLC进行速比运算后模拟量输出到驱动主给定），张力PID输出做为车速的辅助给定（主给定＋/－5％）；
OB13调用PID 功能块；
5次平均法滤波（会导致一定的滞后，但可disable）。
我做过：
张力传感器校验，通过，入PLC信号屏蔽良好，校验时波动非常小；
各模拟量屏蔽，屏蔽线单端接地；
强制输出模拟量到驱动主给定，手动模式下调试驱动装置，速度较稳定（直流模拟装置，150mpm给定下速度波动＋/－0。4mpm，最大车速375mpm）；
前级车速控制回路参数整定（数字回路，车速稳定）；
disable 张力传感器滤波，效果与有滤波无明显不同，最终还是加了滤波；
PI参数整定，比例参数由原来的6。00一直降到2。45效果稍好，但不明显，比例加大后超调太多；
上帝呀，老天爷呀，真主呀，佛祖呀，土地呀我都求过了。
其实运行起来控制的还可以，不过总觉得没有别的回路调的好，所以有点疙疙瘩瘩的，还想调的更好。
我一般这样调PI参数：关闭积分项，整定P到有超调的稳定状态，再整定P到无超调的稳定状态，整定P到这两次的中间位置；慢慢开积分项，观察静差和阶跃响应，凭经验调至满意；如果有趋势图更好，没有的话完全凭经验。
我感觉张力控制PI回路与液位、压力等回路相比，控制精度都偏低。还有，如果扰动太大，仅凭回路的调节作用就非常有限了，必须消除扰动因素才最重要（比如速调系统中的机械共振，传动间隙，皮带打滑，轴承故障等等都会造成较大波动和系统震荡），此时不要着急整定PI参数。
********************************************************************************************
经验凑试法在实践中最为实用。我们在整定参数时，必须认真观察系统响应情况，根据系统的响应情况决定调整那些参数。在调整参数时，应该知道各种调节作用的特点。这样才能做到有的放矢。
比例调节作用的特点：1 调节作用快，系统一出现偏差，调节器立即将偏差放大1/P倍输出。 2 系统存在余差
比例带越大，过渡过程约平稳，但余差越大，比例带越小，过渡过程易振荡，比例带太小时，就可能出现发散振荡。
积分调节的特点：积分调节作用的输出变化与输入偏差的积分成正比，积分调节作用的输出不仅取决与偏差信号的大小，还取决于偏差存在的时间，只要 有偏差存在；尽管偏差可能很小，但它存在的时间越长，输出信号就越大，只有消除偏差，输出才停止变化。
微分调节的特点：微分调节的输出是与被调量的变化率成正比。在比例微分调节作用下，有时尽管偏差很小，但其变化速度很快，则微分调节器就有一个较大的输出。
根据PID个调节器的特点，不难得出他们的适用范围：
比例调节：对调节质量�