正反馈数字PID在气体压力控制中的应用02
模糊参数自整定PID控制技术在天然气压力控制系统中的应用的开题报告
模糊参数自整定PID控制技术在天然气压力控制系统中的应用的开题报告一、选题背景天然气是一种广泛应用于城市居民、工业等领域的重要能源。
而天然气的压力控制技术则是天然气输送过程中的一个重要环节。
天然气管道传输过程中，会存在管道压力波动、压力控制不稳定等问题，这些问题会对管道输送产生影响。
因此，如何实现天然气管道压力的稳定控制，具有重要的实际意义。
PID控制器作为一种广泛应用于工业自动化控制系统中的控制算法，经过多年发展已经成为一种成熟的控制方法。
然而，常规的PID控制器需要根据实际系统进行参数调整，这一过程需要经验丰富的工程师进行具体实践。
为了提高控制系统的自动化程度，减轻工程师的负担，自整定PID控制器逐渐得到了广泛的应用。
自整定PID控制器通过对系统自身进行模型辨识，自动调整PID控制器的参数，从而实现对控制系统的自动控制。
自整定PID控制器具有参数自适应能力、响应速度快等特点，不需要人工干预，不仅减轻了工程师的工作负担，而且还能够提高控制系统的控制效果。
本研究旨在探究模糊参数自整定PID控制技术在天然气压力控制系统中的应用。
该技术通过模糊控制器对系统进行模型辨识，自动调整PID控制器的参数，从而实现对天然气压力的稳定控制。
二、研究内容（1）探究天然气管道压力控制系统的工作原理和特点。
（2）分析PID控制算法的原理和优缺点，结合天然气管道压力控制系统的实际情况，分析PID控制器在该系统中存在的不足。
（3）研究模糊参数自整定PID控制技术的原理和优势，并结合天然气管道压力控制系统的实际情况，探究该技术在该系统中的应用。
（4）通过MATLAB等软件建立天然气管道压力控制系统的数学模型，并进行仿真实验。
测试并比较传统PID控制器和模糊参数自整定PID控制器在控制效果、鲁棒性、稳定性等方面的差异。
三、论文结构第一章绪论概述研究背景和目的，介绍论文的主要内容和研究方法。
第二章天然气压力控制系统简介介绍天然气管道压力控制系统的工作原理和特点，分析其存在的问题和需要改进的方向。
LNG过程控制中的PID应用
LNG过程控制中的PID应用摘要:PID控制器（比例-积分-微分）是工业控制系统中一种常用的闭环反馈控制系统。
PID控制器经过比较实际测量值和设定值得偏差,通过调节输入信号减小实际值和理想值得误差。
P-（比例）现阶段偏差的调节,I（积分）-收集前段时间的误差,D（微分）-对将来误差的估计,基于电流变化率。
用这三中方法加权求和中,通过控制元件如控制阀的位置,或者调节一个加热源对工艺过程进行调节。
在本文中将主要介绍PID整定的方法在LNG过程控制中的应用。
关键词:PID(比例-积分-微分) LNG（液化天然气）整定（Tuning）Abstract:A proportional–integral–derivative controller (PID controller) is a generic control loop feedback mechanism (controller) widely used in industrial control systems.A PID controller calculates an “error” value as the difference betw een a measured process variable and a desired setpoint.The controller attempts to minimize the error by adjusting the process control inputs.P depends on the present error,I on the accumulation of past errors,and D is a prediction of future errors,based on current rate of change。
The weighted sum of these three actions is used to adjust the process via a control element such as the position of a control valve,or the power supplied to a heating element.In the article we will introduce the application for PID controller in LNG process.Key words:PID(proportional integral differential),LNG(liquefied natural gas),setting(Tuning )1、PID的简介1.1 PID的概况及意义PID控制器（比例-积分-微分控制器）,由比例单元P、积分单元I 和微分单元D组成。
实验 6：气体压力 PID 单回路控制系统的设计与整定
实验6：气体压力PID单回路控制系统的设计与整定1、测试实验目的1）掌握压力PID单回路控制系统的常用方法。
2）熟悉压力PID单回路控制系统组态。
3）掌握压力PID控制器参数整定方法。
2、实验原理1）压力作用于单位面积上的垂直力，工程上称为压力，物理学中称为压强。
压力依据零点参考压力的不同，分为绝对压力、表压力、压力差、负压力（真空）和真空度。
绝对压力：以完全真空为零标准所表示的压力。
表压力：以大气压为零标准所表示的压力，等于高于大气压力的绝对压力与大气压力之差。
大气压力：一个标准大气压是在纬度45度，温度为0℃，重力加速度为9.80665m/s2海平面上，空气气柱重量所产生的绝对压力，其值是101325Pa。
压差：除大气压力以外的任意两个压力的差值。
负压：绝对压力小于大气压时，大气压力与绝对压力之差为负压。
负压的绝对值称为真空。
真空度：绝对压力小于大气压时的绝对压力。
压力测量常用的单位有：①帕斯卡（Pa），其物理意义是，1牛顿的力作用于1平方米的面积上的压强（力）。
工程中常用MPa表示压力，1 MPa=106 Pa，②工程大气压（kgf/cm2），垂直作用于每平方厘米面积上的力，以公斤数为计量单位。
工程上常用kg/cm2表示。
1 kgf/cm2=9.80665×105 Pa=0.980665 MPa。
③物理大气压（atm），即上面所述的标准大气压。
④毫米汞柱（mmHg）、毫米水柱（mmH2O），垂直作用于底面积上的水银柱或水柱的高度为计量单位。
1 atm=760 mmHg。
许多生产过程都是在不同的压力下进行的，有些需要很高的压力，例如，高压聚乙烯、合成氨生产过程等，有些需要很高的真空度。
压力是化学反应的重要参数，不但影响到反应平衡关系，也影响到反应速率。
生产过程中的其它参数也经常通过压力间接测量，例如，流量、液位、温度等可以转换为压力进行测量。
2）压力的测量压力（压差）的测量方法主要有，液体式、弹性式、活塞式、电动式（电感、电容、电位、应变、压电、霍尔、力平衡、电涡流等）、气动式、光学式（光纤、光干涉、光电、激光等）。
PID调节器在焦炉集气管压力调节中的应用
集气管系统包括三个集气管管段的压力控制 ， 三个集 气管管道互通 ， 并联在一个总管道上 ， 因此存在耦合效 应， 导致各个集气管压力的调节相互干扰 ， 以稳定 。 难 ３ 集气管和横冷器管道阻力变化 。荒煤气中部分杂 ） 质会粘凝在衡冷器和煤气管道 内， 实际的煤气流通截 面面积相应变化 ， 导致阻力变化 ， 风机的实际吸气量改 变， 进而影 响集气管压力。这种阻力 的变化也影响风 机 与集 气 管压 力 之 间 的动 态特 性 。阻力 越 大 ， 气 管 集 压 力对 风 机 吸力 越 不灵 敏 。４ 推 焦 、 煤 、 ） 装 喷洒 高 压 氨水等强扰动。推焦 、 装煤 ， 尤其是喷洒高压氨水 ， 引 起集气管压力大幅度波动 ， 同时 由于焦炉问的耦合效 应， 诱发整个集气管压力很长时间难以稳定下来 ， 由此 引起炭化室压力偏高或者偏低 ， 出现冒烟冒火或者负 压 等情 况 。５ 焦 炉换 向。焦 炉换 向期 间 ， 炉停止 加 ） 焦 热 。在使 用 焦炉煤 气加 热 的情况 下 ， 回炉煤气 量减 少 ， 使得机后压力改变 ， 进而改变风机 的吸气量 ， 影响集气 管压力 ， 为“ 成 诱发 ” 集气管压力不稳定的根源之一 。 ６ 焦 炉产气量波动 。每座焦炉在结焦 的不 同阶段产 ） 生 的荒煤 气 的量是 变化 的 ， 对于 同一座 焦炉 ， 同的结 不 焦周期下单位时间内产生的荒煤气 的量也是不同的。 任何一座焦炉荒煤气发生量 的变化在改变 自身集气管
０ 引 言
在焦炉生产工艺中， 为保证焦炭在炭化室里稳定 、 安全 结 焦 ， 要 规 定炭 化 室 底部 压 力 结焦 末 期 的压力 需 稍大于燃烧系统 的压力和外界的大气压力 ， 该压力 由 集气 管压 力来 控 制 。焦炉集 气 管压力 直 接关 系着 焦炭 的 质量 、 炉体 的寿命 、 工产 品的 回 收率 、 化 回炉 煤气 的 消耗量和环境污染等 ； 而鼓风机前吸力也是影响焦炉 集气管 压力 和整个化产 回收工艺 系统 的关 键 因素 。 ＰＤ调节器在集气管压力 自动调节中表现出 良好的可 Ｉ 靠性 和 准确 性 。 １ 焦炉集气管压力调节 系统 太原煤气化焦化厂有两座 ５一 ８ Ⅱ型和一座 ８ 型焦 ０ 炉， 三座焦炉的三根集气管并用一套冷却器系统进行 收集和冷却 ， 如图 １ 所示 。
pid实际使用案例介绍
pid实际使用案例介绍
PID控制器在工业自动化中有广泛的应用。
以下是一些实际使用案例的介绍：
1. 温度控制：在许多加热或冷却过程中，需要通过PID控制器来维持稳定的温度。
例如，工业炉炉温控制、恒温水槽控制等。
2. 压力控制：在一些流体系统中，需要通过PID控制器来维持稳定的压力。
例如，蒸汽锅炉的压力控制、液体供应系统的压力控制等。
3. 流量控制：在一些工艺过程中，需要通过PID控制器来维持稳定的流量。
例如，化工生产中的液体流量控制、风机的风量控制等。
4. 位置控制：在许多机械系统中，需要通过PID控制器来实现位置控制。
例如，机械臂的位置控制、电梯的楼层控制等。
5. 转速控制：在一些旋转设备中，需要通过PID控制器来控制转速。
例如，电机的转速控制、风力发电机组的转速控制等。
这些都是仅仅是一些常见的应用案例，PID控制器在各种工业自动化领域都有广泛的应用。
通过PID控制器，可以实现对各种参数的精确控制，提高工业生产过程的稳定性和效率。
精确控制PID调试技术的实际应用
精确控制PID调试技术的实际应用在工业控制领域中，PID（比例-积分-微分）控制是常用的一个调试技术，可以实现对系统的精确控制。
PID调试技术广泛应用于温度、压力、流量等过程变量控制，并且能够有效提高系统的稳定性、响应速度和准确度。
本文将介绍PID调试技术的基本原理，并详细介绍其在实际应用中的场景。
一、基本原理PID控制器由比例、积分和微分三个部分组成。
比例部分根据测量值与设定值之间的偏差确定输出信号的幅度。
积分部分实现对偏差的积分，以消除系统的稳态误差。
微分部分则根据偏差变化的速率调整输出信号，以提高系统的响应速度和稳定性。
PID控制器通过不断调整输出信号，使系统的实际状态逐渐接近设定值。
二、在温度控制中的应用在温度控制领域中，PID调试技术被广泛应用。
以工业炉的温度控制为例，PID控制器通过监测炉内温度和设定温度之间的差异，调整燃料供应、风扇转速等参数，以保持炉内温度稳定在设定值附近。
通过合理设置比例、积分和微分系数，PID控制器能够快速响应温度变化，并消除温度波动，实现精确控制。
三、在压力控制中的应用在压力控制领域，PID调试技术也起到重要的作用。
以压力控制系统为例，PID控制器可根据实际压力与设定压力之间的偏差，调整阀门开度、泵的转速等参数，以维持压力在设定值附近。
合理设置PID参数，可以使系统迅速响应压力变化，并消除压力波动，实现精确的压力控制。
四、在流量控制中的应用在流量控制领域，PID调试技术同样扮演着重要角色。
以液体流量控制为例，PID控制器根据实测流量与设定流量之间的差异，调整阀门开度、泵的转速等参数，以控制流量在设定值附近。
通过适当调整PID参数，可以使系统快速响应流量变化，消除流量波动，实现精确的流量控制。
五、实际应用中的注意事项在实际应用中，精确控制PID调试技术需要注意以下几点。
首先，合理设置PID参数，需要根据具体系统的特点进行调试。
其次，在控制过程中，及时根据系统的实际状态，调整PID参数，以保持系统的性能。
PID控制在燃气加压系统中的应用
PID控制在燃气加压系统中的应用【摘要】本文基于PID控制原理的基础与现阶段与变频器设备的配合使用，结合其使用方式来系统阐述PID调节功能在当前燃气输配系统的得应用。
【关键词】PID 工业控制变频器燃气输配电气控制1 引言目前广泛应用PID的控制系统具有真正的智能化和灵活性，越来越多的恒压、恒温控制系统都基于PID算法而设计。
随着控制对象变得复杂，应用传统的给定电气控制精度和鲁棒性降低。
当控制对象很复杂的情况下，传统已经不再适用了，为了提高对复杂系统的控制性能，要使用PID控制器与现阶段工控产品相结合如变频器等设备，通过PID调节系统的自整定功能实现供气系统的恒压运行。
在城市燃气行业，PID控制技术与变频器的结合使用为调节输配燃气加压设备的罗茨鼓风机在调速、调压等方面均已收到十分理想的效果，不仅调压范围宽，其风机在运行过程中节能效果也十分明显。
2 PID控制原理图1-1 模拟PID 控制系统原理图常规PID控制系统原理框图如图1-1所示，系统主要由模拟PID控制器和被控对象组成。
它根据给定值rin （t）与实际输出值yout （t）构成-比例系数，-积分时间常数，-微分时间常数；概括而言，PID控制器的比例、积分和微分三个校正环节的作用如下：（1）比例环节：能迅速反映控制系统的误差，减少稳态误差，但比例控制不能消除稳态误差，比例放大系数的加大，会引起系统的不稳定。
（2）积分环节：主要用于消除系统稳态误差，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，使系统误差为零，但积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统产生振荡；积分作用的强弱取决于积分时间常数越大，积分作用越弱。
（3）微分作用：减少超调量及克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减少调整时间，从而改善系统的动态性能。
但是，PID控制主要局限性在于它对被控对象的依赖性，一般需预先知道被控对象的数学模型方可进行设计。
3 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。
PLC控制系统在气体调节中的应用
PLC控制系统在气体调节中的应用摘要：本文介绍了基于PLCS7-300的控制系统。
该系统通过S7-300与上位机工作站之间进行通讯，实现气体调节的全自动控制，保证系统的稳定运行，减轻工人的劳动强度，在气体生产中发挥重要作用。
关键词：PLC;送氧调节间；气体调节；通讯概述气体公司调节间于2001年10月投入运行，是我厂技改项目的配套工程。
其作用是提供调节适当的生产用气（氧气、氮气及氩气），来满足生产单位的需求。
近几年，随着我厂生产规模的逐步扩大,就更加要求气体调节在生产中的稳定性和快速性，而目前传统的二次仪表已无法满足现有的控制需求。
主要表现在：1）过程自动化程度低，信息采集和反馈仍采用传统的二次仪表，致使数据采集缓慢、调节滞后，降低了系统运行的稳定性。
2）仪表内部信息储存量小，采集的压力、流量等数据无法长期保存，不便于日后生产工作的历史查询和分析。
3）系统可靠性低，需要配专人负责该系统的运行，造成了人工成本的上升；鉴于以上三点，通过采用PLC（可编程控制器）控制系统，解决当前存在的问题。
1、PLC控制系统的特点及组成PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。
以PLC的控制功能而言，具有严谨、方便、易编程、易安装、可靠性高等优点。
它通用性强，适应面广,特别在数字量输入/输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。
PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令，它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。
另外，PLC即有自身的网络体系又有开放I／0及通讯接口，很容易组建网络并实现远程访问。
PLC采用Siemens公司生产的S7-300系列，由于现场的PLC系统与主控室的上位机距离较远（800米左右），因此通讯系统需成对加装RS-485中继器，另外在现场增加TP27-10//触摸屏进行数据显示，确保系统运行的稳定性。
系统组成如图1所示。
1.1系统结构及硬件配置根据控制需求，CPU模块采用CPU314、数字量输入（DI）采用SM321模块，数字量输出(DO)采用SM322模块，模拟量输入(AI)采用SM331模块，模拟量输出(AO)采用SM332模块以及IM365等模块组成，IM365实现机架扩展，上位监控机采用SIEMENS公司CP5611网卡完成计算机与PLC之间的数据通讯。
[焦炉,煤气,压力]浅谈变参数PID在焦炉煤气主管压力控制中的应用
浅谈变参数PID在焦炉煤气主管压力控制中的应用1系统特性分析1.1焦炉煤气供应系统在正常的焦炉加热生产中，焦炉煤气主管为焦炉供气分为焦侧供气和机侧供气。
由交换机自动控制每30min交换一次方向，其中每次换向过程持续30s左右。
每次换向过程中，当关闭煤气时，焦炉煤气主管压力迅速上升，可达4kPa以上，当打开煤气时，焦炉煤气主管压力又迅速下降至1.6kPa左右、在这么短的时间内主管压力发生了很人的变化，在换向结束时，由于惯性的作用，压力哲时小会停留在给定值上。
换向的存在，使得焦炉煤气主管压力产生周期性波动，特别是由于各焦炉煤气主管相距较近，相邻主管换向产生的周期性快速强烈波动必然会通过焦炉煤气总管影响到木焦炉的压力值稳定，造成焦炉煤气的大量浪费。
1.2蝶阀流量特性测量为了解蝶阀在实际使用中的流量特性，实地测定了安装后蝶阀的流量特性曲线。
首先通过定位器将阀门的开度设定在某一值(如5%)，测量并记录蝶阀后压，将阀门开度增加5%，再次记录蝶阀后压。
然后继续改变阀门开度，采用同样的方法测量10%一100%的蝶阀后压。
焦炉煤气压力控制系统采用PID的控制方式对蝶阀进行开度调节以达到稳定压力的目的，而传统PID控制是典型的线性调节，但蝶阀实际工作状态的特性为快开特性，蝶阀的主要工作范围为10%}50%，在此区段蝶阀开度变化40，压力相对变化63%，这会导致控制系统的超调，使控制系统的输出变得不可预计。
总管压力在不同的压力范围时，蝶阀对应的开度范围不同，阀位调节灵敏度不同，导致整个压力控制系统的调节不稳定。
2变参数PID控制系统为了消除各种因素对焦炉煤气主管压力的影响，达到改善控制效果的目的，我们采用变参数PID控制。
木系统的功能主要是按照焦炉煤气压力在不同工况下的变化特点把控制过程细分，运行时根据现场工况计算相应的PID参数进行控制，根据蝶阀开度反馈、偏差e和偏差变化率e。
自行调整PID控制器的参数，当发生异常情况时，系统可以进行手动/自动切换，控制系统原理图。
自动化控制系统中的PID调节器原理与应用
自动化控制系统中的PID调节器原理与应用在自动化控制系统中，PID（比例积分微分）调节器是一种常用的控制器，广泛应用于各行各业的控制系统中。
本文将详细介绍PID调节器的原理与应用。
一、PID调节器的原理PID调节器是通过测量系统输出的反馈信号（通常是被控变量）与设定值之间的误差，来生成控制输出信号，从而实现控制系统的稳定。
PID调节器基于比例、积分和微分三个部分组成，具体如下：1. 比例部分（P部分）：根据误差的大小，产生一个与误差成正比的输出信号。
比例控制的作用是使系统能够快速地响应误差的变化，但是它无法完全消除误差。
2. 积分部分（I部分）：将误差的累积值相乘以一个比例系数，产生一个输出信号。
积分控制的作用是弥补比例控制无法完全消除的误差，保证系统的稳定性。
3. 微分部分（D部分）：根据误差变化的速度，产生一个与误差变化率成正比的输出信号。
微分控制的作用是预测误差的变化趋势，使系统能够更快地收敛到设定值。
PID调节器的输出信号是这三个部分的加权和，称为控制输出。
通过调节这三个部分的权重系数，可以实现对系统的不同要求，例如响应速度、稳定性和抗干扰能力等。
二、PID调节器的应用PID调节器有广泛的应用领域，以下是几个常见的应用示例：1. 温度控制：在工业生产中，往往需要对温度进行精确控制。
PID调节器可以通过测量温度变化与设定值之间的误差来控制加热或冷却系统，使温度稳定在设定值附近。
2. 速度控制：在机械系统中，需要对电机的转速进行控制。
PID调节器可以根据实际转速与目标转速之间的误差来调节电机的控制信号，实现精确控制。
3. 液位控制：在油田开采、化工等领域，需要对液体的液位进行控制。
PID调节器可以测量液位与设定值之间的误差，并通过控制阀门的开度来调节流量，实现液位的稳定控制。
4. 压力控制：在工业生产中，需要对气体或液体的压力进行控制。
PID调节器可以根据实际压力与目标压力之间的误差来调节控制阀门或泵的操作，保持压力稳定。
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| u | ≤| u m ax| 在实际应用的数字 PID 算法中 , 有时计算得到的控制 量会超出上述范围 , 这时控制器实际上执行的不是控 制量 的 计 算 值 , 而 是 控 制 量 的 最 值 ( umin 或 umax ) , 控制达不到预期的效果 , 甚至引起震荡 。在过程控制 中 , 尤其涉及压力和流量的控制 , 由于执行元件经常 存在大惯性和纯滞后 , 运用经典的数字 PID 控制算 法 , 产生积分饱和的现象几乎不可避免 。因此简单地 运用经典的数字 PID 控制算法 , 容易出现失控 , 在设 计控制算法时应尽量避免出现这种情况 。现在结合下
统自身的噪声 , 这些混在参与控制运算的信号中的噪
声的峰值会对控制运算的结果产生严重的影响 , 从而
也将严重影响控制效果 。为了尽可能的减弱这种影
响 , 在实际的算法中对过程变量 pv 做了如下处理 :
PVf = 0. 5 PV + 0. 25 PV ( k - 1) + 0. 175 PV ( k - 2) + 0.
《机床与液压》2003. No. 5
·145 ·
正反馈数字 PID 在气体压力控制中的应用
贾少东 , 贾瑞武 , 范新华 , 彭光正
(河南省地勘局第一地质工程学院 , 河南驻马店市 463000)
摘要 : 研究分析数字 PID 控制器在过程控制应中经常出现的积分饱和现象及其相应解决办法 。通过深入分析引起积分 饱和现象产生的根本原因 , 及其造成的后果 , 并结合实例 , 从数字 PID 控制器的组成结构着手 , 提出比较实用的解决办法 。 针对给出问题提出了在积分控制器中加入抑制因子的解决办法 , 并给出了一种通用的避免产生积分饱和的因子函数的具体 形式 。结果证明在积分控制器中加入抑制因子能较好的避免因系统状态信号的突变引起的积分饱和现象 。
用太强 , 就会增加系统的超调量 , 甚至使系统稳定时
间延长或出现震荡 。积分作用的加强主要有两种原
因 。最常见一种是由系统参数 - 积分系数 Ki 较大引
起的 , 通常可以通过适当减小 Ki 来解决 。这样同时 也可以减少系统的超调量 , 但这也可能会造成系统进
《机床与液压》2003. No. 5
大值的条件为 sin kt = 1 , 即
Fmax
=
A1
C=
vc C = K
CM1 vc2 (N)
(3)
一般凿具杆为圆柱体 , 凿头为硬质合金扁楔体 。
由于凿头长度极短 (相对凿杆) , 且硬质合金的弹性
模量很大 , 可视凿头为刚体 , 凿具的刚度 C 可表示为
的控制的 。给电气伺服阀组合部件施加压力约为 0. 6 MPa 的控制气 , 并给以相应的控制信号电压 , 就能 调节阀门的开度 , 改变气体电磁阀下游管道阻力 , 从 而达到调节气体电磁阀后腔的压力 p2 的目的 。通过 对系统硬件的响应特性的测试研究和对有关资料查 阅 , 分析结果认为该系统应是一近似低阶的线性非时 变的控制系统 , 被控对象是连续的 。并且现有的资料 和可利用的测量设备及手段有限 , 不能满足以获取电 气伺服阀组合部件的精确的数学模型 。根据系统硬件 的这些特征 , 决定采用数字 PID 控制器 。实践的结果 证明上述分析结论和采取措施的正确性 , 并且仅用比 例 + 积分 ( PI) 控制器就很好的达到了控制的目的 。 经过多次实践检验 , 我们最终确定的系统的控制系统 框图如图 1 。
∑ ui ( k)
=
Kp Ti
k i =1
[ e( i)
+ e(i 2
-
1) ]Δt
1
1
+
λ3 e ( i) 2 S P2rng
这与原来的积分控制器相比除了误差项用梯形积ห้องสมุดไป่ตู้
分代替原来的矩形积分外 , 还在积分项里多了一个因
子
1
w ( i)
=
1
+
λ3 e ( i) S P2rng
2
其中 : S Prng 输入量的变化范围 ; λ≥0 。
(下转第 69 页)
《机床与液压》2003. No. 5
·69 ·
F = Cx = A1 C sin( kt + φ) = A1 C sin kt
(2)
式中 : A1 = vc K ;
φ= arctg Kx0 vc = 0
式 (2) 表明活塞撞击凿具时 , 冲击力与时间的关系
为初相位 φ= 0 , 幅值为 A1 C 的正弦波 , 冲击力的最
面的例子探讨解决此问题的方法 , 并提出了抑制因子 的概念 , 运用抑制因子来避免积分饱和现象 。 1 控制的目的及系统结构和控制方法选定
在某公司 开 发 的 用 来 测 量 气 体 电 磁 阀 流 量 特 性 参数装置系统上进行实验时 , 其中有个阶段 , 控制系 统要对气体电磁阀后腔的压力进行控制 , 使具有一定 入口压力的气体在流过电磁阀出口处时的压力 (以下 简称 p2 ) 稳定在实验要求规定的值 , 并且压力误差 不超过 ±0. 1 %。压力控制的实现是通过调节气体电 磁阀下游的一个电气伺服阀组合部件 , 来实现对 p2
sor factor in integral controller was proposed , and an exact form of suppressor factor function was given. The phenomena of integral saturation ,
caused by acute fluctuation of status signals , may be effectively controlled by embedding suppressor factor in integral controller.
入稳定状态时间过长 , 因此在进行参数整定时应综合 考虑 。另外一种是参与控制运算的系统状态信号的剧 烈变动引起的误差函数 e ( k ) 的剧烈波动 , 从而使 积分作用的突然加强 。造成参与控制运算的系统状态 信号的剧烈变动的原因主要有两种 , 其一是在系统启 动时状态信号的突变 , 如阶跃输入信号 。这有可能造 成系统开始震荡后持续下去 , 不能稳定下来 。其二是 因外界短时间剧烈干扰或系统某一状态突变 , 致使积 分作用的加强 , 也会使系统震荡 , 不能回到稳态 。对 于系统启动时状态信号的突变的现象通常的解决方法 是 , 在启动系统后 , 先用人工调节方式使系统状态进 入期望值范围或大致处于状态稳定 , 然后再使系统转 入自动调节状态 。对于外界短时剧烈干扰或系统某一 状态突变 , 可以通过对控制算法的改进来对积分作用 的加强进行抑制 。并且控制算法的改进这种方法对系 统启动时状态信号的突变引起的积分作用的加强也非 常有效 。因此 , 我们对积分控制器进行如下所示改 造:
075 PV ( k - 3)
用 PVf 参与控制运算 , 故有误差函数的计算方法变
为:
e ( k) = S P - PVf
3 抑制因子函数的引入及算法的改进
上述算法在实践中并不能很好实现预期目的 , 单
一的比例控制器作用时存在较大的静差 ; 若加上积分
控制器 , 则由于执行元件纯滞后和大惯性的影响 , 用
它随误差函数 e ( i ) 的绝对值的增大 , 对积分
抑制作用也迅速加强 ; 随着 e ( i ) 的绝对值的的减
小 , 其积分抑制作用也将迅速趋于减弱 , 因此我们称
之为积分抑制因子。e ( i ) 同 w ( i ) 之间的函数关系
曲线如图 1 。
图 1 积分抑制因子函数曲线 在做了如上所述的修改后控制系统能正常工作 , 系统的性能得到明显的改善 , 基本上达到了预期目 的 。但为了进一步缩短系统进入稳定状态时间 , 我们 对该系统重新进行了研究 , 发现实验要求的电磁阀入
Keywords : PID ; Integral saturation ; Suppressor factor
数字 PID 控制器的设计技术已经相当成熟 , 长期 以来形成了多种典型的结构和算法 , 并且人们对数字 PID 控制器的参数选择也总结出了很多经验和方法 。 但是在实际的控制系统中 , 存在着饱和的特性 , 当控 制变量达到超过某一定值后 , 系统的输出变量不再增 加或减少 , 这时系统进入饱和区 。通常要求系统的控 制变量必须限制在某个范围之内 , 即要求 :
(No. 1 college of Geological Engineering of Geological Prospecting Bureau of
Henan Province , Henan zhumadian 463000 , China)
Abstract : The phenomena of integral saturation of digital PID controller often occurred in process control and the corresponding resolvents
are investigated and analyzed. By deeply analyzing the primary causes to the integral saturation and its consequent results , and starting with the
configuration of digital PID controller. resolvents were put forward , combining with one application example. One approach to embed suppre2s
umin 允许输入控制变量的下限值 ;