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学而时习之-控温仪表FP93的设置

已有 4000 次阅读 2014-5-14 10:17 |系统分类:科研笔记

关注:

1) PID参数的含义及手动调节

2) 自整定的含义

3)SIMS的操作步骤

4)渗透测试工装的加工

 

 

 

自整定的理解:

   首先必须等曲线达到平台即保温阶段,才能开始自整定。

   在自整定阶段时,实际温度与目标设定温度产生偏差,则自整定启动,程序自我调节PID参数,使实际温度与目标温度逼近;反复几次,程序将实际温度逼近目标温度过程中PID参数的调整范围及幅度记忆并存储下来,供下次程序控温时使用。

   说明书摘录:“程序或定值运行时(RUN灯亮),选自整定on,按ENT键确认后,面板的AT灯闪烁,曲线在达到平台或保持状态时”

2. 如何进入选择曲线组号或定值及如何进入手动调节PID

   复位状态时(RUN灯熄灭,程序不在运行时),按PTN键选择运行的曲线组号或定值(FIX)。

   程序或定植运行时(RUN灯亮,即在控温过程中),长摁ENT键超过3秒后,面板MAN灯亮,进入手动,按加减箭头调节输出。注意在MAN状态时,当温度达到目标温度时,若不将输出调节为0,则电炉将继续升温。

3. 几个符号的辨识

  S_SA  初始温度---与曲线组对应

  SA  第N步(或某一步的目标温度)---与每一步对应

            每步参数组成:1) 目标设定值;2) 运行时间; 3) PID号

  FCR  时间

  Pcdn PID号

 

4.PID

  一组PID参数除包括比例P,积分I,微分D外,还包括输出限制、抗超调系数等参数。6组PID号以对号入座的形式设置在运行曲线中。

   其中PID号1,2,3,在区域PID中被三个设定区域自动调用,应用更方便

   只要升温速率一样,则都可设成相同的PID吗?不同的升温速率段是不是一定不能设成同一PID

   保温段与升温段可设成同一PID吗?

   升温或降温速率一样,降温段与升温段可设成同一PID吗?

   

 

网络摘录:

http://www.gwdl.com/News_View.asp?160.html

一.             仪表的显示面板和功能键

二.操作流程图说明                                  

FP93可分为六个窗口群,每个窗口群的第一个窗口用.星号代表,全部的子窗口和用虚线表示的选件子窗口共95个。每个窗口采用了编号,例如传感器量程选择窗口[5-5],表示第5窗口群的第5号窗口。进入子窗口,按增减ùü键修改参数时,面板SV窗口的小数点闪动,按ENT键确认修改后,小数点灭。

三.简单加热系统定值调节的快速入门设置例

1.  定值设置例:仪表选用FP93-1P-90-N1000, K型热偶0.0~800.0℃输入,P型输出接固态继电器。设定温度为600.0℃,EV1上限绝对值报警值650.0℃,EV2下限绝对值报警值550℃, EV2的报警为上电抑制。

首先按面板RUN/RST(运行/复位键),使仪表进入复位,面板RUN运行灯灭,.确定键和窗口是不被锁定或被转移到外部操作,参照中文流程图设置:

传感器量程选择窗口[5-5]窗口,将传感器量程代码设定为:05(K型热偶0.0~800.0℃) 。

1)在[5-6]窗口,选择传感器量程的单位C(0.0~800.0℃)。

2)在[5-12]窗口,将调节输出极性设为:rA 反作用(加热)。

3)在[5-13]窗口,将调节输出的时间比例周期设为:2秒。

4)在[3-1]窗口,设置为ON,定值方式。

5)在[3-2]或[0-0]窗口,按增、减键将SV值设为600.0℃,按ENT键确认。

6)在[5-19]窗口, 将EV1报警方式设为:上限绝对值(HA)。

7)在[5-22]窗口, 将EV2报警方式设为:下限绝对值(LA)。

8)根据要求,在[5-24]窗口,设置下限报警应具有上电抑制功能,设为:2。

10)在[3-4]窗口, 设EV1报警值:650.0℃;在[3-5]设EV2报警值:550.0℃。

11)在[3-3]窗口,选择PID参数号1 注:0或1等同于1号PID 参数

12)接输出,在[0-0]窗口按住RUN键3秒钟,面板RUN灯闪烁,启动运行。

13在[0-7]自整定窗口,按增/减键将OFF改为ON,按ENT键启动自整定,AT灯亮。当炉温到达设定值时, AT灯闪烁。经三,两个周期振荡,AT灯灭,自整定完成。基本的设置和调整结束,可进行定值FIX的调节了。

四. 用户的基本设置窗口

基本窗口                                    [0-0]窗口

1) 传感器类型和范围/单位                    [5-5]/[5-6]窗口

2) 调节输出正/反作用                        [5-12]窗口

3SSR(P型)和继电器接点(Y型)的输出比例周期 [5-13]窗口

4)PID参数,调节输出限幅和抗超调系数       [4-0][4-8]窗口

5)PID参数的自整定AT执行                   [0-7]窗口

6)定值控制FIX和程序控制PROG选择          [3-1]窗口

 

1.高温电炉传感器类型和测量范围

.此窗口需首先设置,一旦更改将清除其它与量程有关的参数,例如设定值SV

输入类型的设定:(参照流程图上的量程代码表,在[5-5] “RANG”窗口,按增/减键选择传感器类型和测量范围代码), 按确认键(ENT)确认。此外,可在[5-6]窗口选择温度测量的摄氏(℃)或华氏(℉)的单位。

注:铂电阻Pt100或JPt100(旧国标BA2)的标准区别。

直流输入的可编显示量程:在[5-9]窗口选择直流信号的小数点位置(DP):XXXX、XXX.X、XX.XX、X.XXX;[5-8][5-7]设置直流信号显示范围的上、下限值:-1999~9999,最大间隔10~5000。由此定义了直流信号的工程显示量程。例如:4~20mA表示为0~100.0兆帕的压力量程.

2.调节输出正/反作用

在[5-12]“ACT”窗口,选择调节输出反作用(加热)或正作用(致冷)。

作用(RA):PV测量值与SV设定值的正偏差越大,调节输出越小(加热系统)。

正作用(DA):PV测量值与SV设定值的正偏差越大,调节输出越大(致冷系统)。

3.SSR(P型)和继电器接点(Y型)的输出比例周期:在[5-13]窗口设置Out的输出比例周期。在比例周期内, 占空比脉宽调节输出正比于PID运算,用于交流过零调功。P型输出比例周期一般选2~12秒(出厂值3秒)。继电器接点(Y型)输出比例周期一般选20~30秒(出厂值30秒)。周期短调节变化快,适合小惯性系统;惯性大的周期可选长些。负载电流大于300A时,可配功率扩展板触发晶闸管。还可配置先进的ZAC10 I/P周波控制器,具有节能、不打表针,调节精度高和提高电源功率因数的优点。

4.系统PID参数组

1)6组PID参数:比例P,积分I和微分D参数是决定系统调节品质的重要参数,提供了0-6号的6组PID参数(0或1都代表1号),以对号入座的配制在定值或曲线控制中。定值方式时,仅能在[3-3]窗口,选择1个PID号码。程序方式,一组曲线最多可选择6个

2)6组调节输出限幅:每个PID号码都有对应的一组输出限幅参数,分别在[4-7] [4-8]窗口设定下限O-L(099%)和上限O-H(1100%)例如: O-L设 20%和O-H 设80%,对应0~10V和4~20mA分别是2~8V和7.2~ 16.8mA。适用于限定阀门开度,避开如线性阀的非线性区,伺服动作范围、减小加热功率以及对特殊加热元件某升温段的功率限制等。限幅虽能减小超调,如果因调节量不足将影响调节速度造成欠调(如长时间温度不能到达)。对反作用的加热,会因下限维持输出造成连续超调,一般不设下限(保持0.0%)。

同上,在该PID参数窗口群中设其它5组PID号对应的调节输出限幅。

3)6组抗超调系数:每个PID号码都有对应的一组抗超调SF系数

图一:有超调、振荡        无超调、无振荡       欠调,过渡时间长

 

在[4-6]窗口,设置第1组PID参数的超调抑制系数SF。调整SF可使被控对象到达目标设定值的过渡过程最平稳。其原理是提前进入比例调节,延迟进行积分调节(克服积分饱和)。SF对过渡过程的影响见图--,理论上,到达新设定值,过快的调节速度,容易产生振荡,而中间图的效果较为理想。可根据工艺时间和允许超调量,现场具体选择超调抑制系数SF(0~1.00),SF = 0为常规PID; SF = 1超调抑制作用强,速度慢;SF = 0.4为出厂值,.建议初次采用。

同上,在该PID参数窗口群中设其它5组PID参数的SF。

4)PID参数的高温电炉自整定AT执行:

专家系统的办法是利用自整定功能,自动找到系统最佳的PID参数。在定值控制或程序控制运行状态时, 在[0-7]窗口,可执行自整定AT:执行(on)或停止(off)。如图示的AT自整定起动on后, AT灯亮闪烁【在升温阶段即可启动自整定?】,在PV测量值到达SV设定值后,AT灯常亮,产生对系统的二、三次扰动。根据超调振荡的大小和恢复的周期,自动算出系统的PID参数

   整定完成,AT灯灭,系统恢复正常控制。

在曲线运行时,对于选择多组PID号的需反复起动AT的自整定。

 自整定在下述的情况下被禁止:

a.手动状态时不执行

b.P=OFF、位式调节时不执行

c.PV测量值超量程时不执行

d.第3种锁定方式

e.调节器处于复位状态

自整定执行时,其它操作被禁止

 

 

 

 

 

 

 

 

 PID参数手动调整:(初学跳过)

FP93为用户提供了6组PID参数。可在[4-1]~[4-8] PID窗口群中观察或手动修改自整定后的参数。对于滞后和变频控制等特殊系统, 若反复整定效果不理想,可手动修改PID参数。

A.当到达稳态前超调过大,如对到达稳态时间要求不高,可增大比例克服超调。

B.如要加快到达稳态的时间,而允许少量超调时,可适当减小比例带。

C.当测量值在设定值上下缓慢波动时,可适当增加积分时间或增大比例带。

D.当测量值在设定值上下频繁波动时,可适当减小微分时间。

5.PID算法外的其他方式:

手动更改PID参数设定窗口时,有下述的调节方式:

位式调节:

当[4-1]窗口设置P=OFF时,[4-3][4-4]的积分和微分窗口被取消,出现[4-2]“DF”位式灵敏度调整(初值为20),用于调整动作宽度,例如:0~1000℃量程,设定500℃,灵敏度30℃,Y型继电器接点在500±15℃间通断,继电器接点在515℃时关断,在低于485℃时吸合。

此外[4-3]I=OFF时为比例微分PD调节

[4-4]D=OFF时为比例积分PI调节

I=OFF和D=OFF时为纯比例P调节

 

 

五.程序控制方式

   一组曲线在高温真空气氛电炉的设定以及相关参数的示意图

1.设置顺序(初次设置时带.星号的可跳过)

 设定曲线的分组格式[5-1]

确定程序运行的时间单位[5-2]

进入曲线的设定

⑶设定曲线的步(段)数[1-2]

.设定曲线执行次数[1-14] (不设置为1,为单次运行)

.设定曲线运行中的报警点[1-11][1-12][1-13]

.设定曲线的伺服起动[1-15]

.曲线的确保平台[1-16]

.曲线的时标[1-3]~[1-10]

.曲线的掉电保护方式[5-3]

.超量程故障的保护方式[5-4]

 循环完成的设置

第一步的起始值[1-1]

每步的目标值[2-1]

按号选择的PID参数[2-3]

调试过程

选择程序方式[3-1]

选择曲线入口[0-0]

运行程序[0-0]

据选择的PID号的数量,反复起动自整定[0-7]

2.设置说明:

1)由工艺要求设定曲线的分组格式和时间单位:

参照图示的一组曲线示意,曲线是由步(段)组成的,在[5-1]窗口,可选择

1:1组曲线 40步 2:2组曲线 20步/组 2:4组曲线 10步/组的格式。仅有曲线的小循环,曲线和曲线间不能链接,40段已足够满足了绝大多数的应用。

在[5-2] 窗口,选每步最大的执行时间,HM99小时59分;MS99分59秒

2)运行曲线中的PID号的选择

一组曲线可利用6组PID号,一般可按低温-中温-高温区选三个号。在曲线的设置中,不选PID号,将被自动默认1号PID。更便利的办法是区域PID。

3运行曲线的PID参数自整定

一组曲线用了几组PID号,就需要反复起动几次自整定[0-7]。运行程序和起动自整定后,当测量PV值到达平台步的SV设定值后,自整定才开始,整定的是平台的PID参数,AT整定完成,AT灯灭。其后需再次起动自整定,得到下个平台的PID参数。PID号相同的,取最后一次的整定结果。

在曲线斜率运行中,需进入程序的保持状态,才能进行自整定。可利用程序的跳步,缩短整条曲线的整定时间;也可已利用定值或某设定点的整定结果,在

PID号的参数窗口群中,手动填写修改其它PID号的参数。

4)程序复位时,可修改全部参数;程序运行时,仅初始化参数不能被修改。可方便地修改PID参数、运行目标、运行时间等参数。

5)提高系统的调节品质的方法:根据自整定效果,可手动修改整定后的PID参数;对应PID号,调整与低温-中温-高温区加热功率匹配的输出限制;改变 SF系数减小超调;为减小平台的超调,甚至可增加一步曲线或加长运行时间。

3.程序例

某加热系统,仪表选用FP93-1P-90-P1000, K型热偶0.0~800.0℃输入,P型输出接固态继电器。4组程序曲线设置,每组曲线10步,程序要求掉电保护,超量程故障出现,以“复位”方式停止。起始设定温度为20.0℃,第1组曲线:时间单位:分钟。

第N步

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

步目标值

40

40

60

60

80

80

180

180

400

400

运行时间

10

10

20

20

30

30

40

40

80

80

PID

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

EV1上限绝对值报警值450.0℃,设置步骤如下:

1)~4)项的设定与定值方式相同

5)在[3-1]窗口,设置为OFF,程序控制方式。

6)在[5-1]窗口,按增减键设置为4(4组曲线,每组10步)按ENT键确认。

7)在[5-2]窗口, 将时间单位设为MS(分钟)。

8)在[5-3]窗口, 将程序掉电保护设为ON。

9)在[5-4]窗口, 将超量程故障方式设为超量程RST,程序停止,输出为0。

10)在[1-1]窗口,第1组曲线的第1步的起始值设为20.0℃,按ENT键确认。

11)在[2-1]窗口,将第1步的目标值设为40.0℃,按ENT键确认。

12)在[2-2]窗口,第1步的运行时间设为10.00分钟。按ENT 键确认。

13)在[2-3]窗口,设置对应的PID号为1,按ENT键确认。

14)在[2-1A]窗口[2-3I]窗口,重复11)- 13)操作,设置完成曲线。

参照10)--14)的步骤设置其它3组曲线。

15)在[5-19]窗口, 将EV1报警方式设为:上限绝对值(HA)。

16)在[1-11]窗口, 设EV1报警值:450.0℃。

17)在[0-0]窗口, 选择要运行的曲线号。

18)系统成闭环,在[0-0]按RUN/RST键3秒钟后,程序运行,面板RUN灯亮

19)在[0-7]AT自整定窗口,按增/减键将OFF改为ON状态后,按ENT键确认启动自整定,AT灯闪烁。AT全亮,AT开始,AT结束,AT灯灭。

4.程序的显示/执行功能窗口:

[0-0]按RUN键3秒钟后,程序运行;再按3秒钟后复位,面板RUN灯灭。此外,外部输入的DI1开关与面板RUN键功能等效。

[0-2]窗口,程序运行步的剩余时间

[0-3]窗口,当前曲线的执行次数

[0-4]窗口,当前曲线执行的PID号

[0-5]窗口HLD改为ON,程序从当前步进入保持状态.改OFF后,程序继续运行.

[0-6]窗口ADV改为ON,强制跳入下一步运行。跳步后显示OFF,可继续跳步。

.保持、跳步如果被转移到外部开关上,将无该窗口的功能!

5.设定曲线的伺服起动 .如果是必要的

在[1-15]设定曲线的伺服起动为ON,程序第一步的起始值等于实际测量值(残余炉温),而不是程序第一步的起始设定值,从而节约了能源。

6确保曲线的平台  .如果是必要的

满足精密工艺要求,确保平台保温区的热处理时间是重要的。在[1-16]  设定确保的偏差值1-999数字后,当曲线设定值已到达平台,由于系统的滞后等原因,造成实际测量值大于容许偏差值,程序将被自动延时,直到测量值小于容许偏差后才能进入曲线的平台。

7曲线运行中的掉电保护 .如果是必要的

[5-3]设定ON,运行程序掉电、再次上电后从断点处继续运行;设OFF被复位。

8.曲线运行中超量程、断偶故障的保护 .如果是必要的

[5-4] 设HLD程序被保持,故障消除后继续运行;设RUN程序继续运行;设RST程序被复位。超量程故障时,调节输出为零。

9.区域PID-自适应不同SV设定值、自动选择PID参数的方式

在[4-11]窗口ZONE初始值为OFF时为独立PID参数控制,每个程序步可选择和使用对应的PID号。当[4-11]窗口设为ON时进入了区域PID方式,此时,曲线运行步的PID号的被禁止。

对于低温-中温-高温区加热系统,相同区域(Zone)PID的参数是近似的(包括输出功率限制和超调系数)。可根据设定值划分三个区域,并利用了1(0)、2、3的PID号码。在[4-12]窗口,当设定值<区域1的SP1划分值时,自动选择PID 1号,与2,3号PID对应分别是[4-13]和[4-14]的SP2和SP3的划分值。当设定值SV处于某PID号的区域值时,该PID号自动被使用;当设定值SV小于的区域值区域回差以下时,自动切换到下一区域PID号。多组PID号的区域值相同, 最小的PID号优先。

[4-15]窗口的区域回差(Zone的HYS),决定区域PID号间切换的动作灵敏度,是避免临界间频繁动作的调整参数。初值是20。

.事件和报警设置

FP93提供了EV1~EV3三个事件继电器,在[5-19][5-22][5-25]事件方式窗口可选择16事件,设置NON为取消。注:通过DO选件,可扩展成7组继电器。

1.报警事件说明

绝对值报警:报警值固定,不随设定值改变。

偏差值报警:报警值与设定值保持固定偏差值,跟随设定值改变。

SO超量程报警:测量PV值超过上下限量程范围±10%报警,调节输出为零。

设定报警值:定值控制方式在[3-4][3-5][3-6]窗口设定;程序方式在[1-11][1-12][1-13]窗口设定报警继电器的实际报警值或偏差值。

报警的回差:在[5-20][5-23][5-26]分别设报警的回差值参见上图矩形窗口,回差(动作灵敏度)是避免报警误动作和频繁动作的调整参数。进入报警区时,报警动作;直到退出回差区,报警才解除。例如: 500℃上限绝对值报警,回差3℃。当测量值PV超过500℃时,报警动作;PV值降至小于497℃时才解除。

报警的上电抑制和非抑制:在[5-21][5-24][5-27]设置报警的4种抑制方式。

1:无抑制,只要处于报警区内,就会产生报警。

2:报警抑制。初次上电,禁止首次报警,只有测量值再次进入报警区,报警才动作。造成例如:不希望下限报警继电器首次上电动作,错误地切断系统电源。

3:初次上电状态或改变设定值时报警被抑制。

4:正常报警运行状态时无抑制,正常报警;超量程时抑制。

2.报警以外的其它事件

Hld程序保持:程序保持状态时动作。

GUA:程序确保平台状态时动作。

TMS1第1时标输出,在[1-3][1-4][1-5][1-6]窗口设置(详见编程标输出)

TMS2第2时标输出,在[1-7][1-8][1-9][1-10]窗口设置。同上。

RUN程序运行时吸合,程序结束时断开

八.DI/DO外部输入和输出开关

1.  

DI1开关被固定为程序运行和复位开关(非自锁点动开关输入)。按一次仪表进入运行状态,再按一次,仪表进入复位。完全和面板RUN键功能等效,功能不冲突。


DI四个外部无电压接点输入-复杂的键操作被简化了:

 

 

 

 

在[5-16]~[5-18]窗口设置其它三个外部开关(DI2、DI3、DI4):

NON:    无定义/取消指定

HLD:   程序保持开关。开关闭合后,程序进入保持状态;开关打开,保持状态取消,程序继续运行。

ADV:   非自锁点动跳步开关输入。按一次程序强制跳到下一步。

FIX:  定值开关闭合,进入定值控制状态;开关断开,进入程序状态。

SPT2:  用DI4(权2)和DI3(权1)组成 2位编码选择程序组号。

SPT3:  用DI4(权4),DI3(权2)和DI2(权1)组成 3位拨码选择组号。

SPT2和SPT3可采用希曼顿赠送的KXA-1型(拨码开关装在控制箱上,应用十分方便)。

 .以上功能一经设定将取代相应机内键操作功能(DI1除外),例如DI2选中保持HLD功能, [0-5]窗口HLD键操作被禁止,可重设NON取消指定。

2.(选件)FP934OC门外部端子输出(DO):

OC门输出,需外配电源扩展。中国代理提供XK4型四路继电器的扩展单元

在[5-28] ~[5-31]窗口分别设置DO1 ~DO4的10个状态输出。

NON:无定义。

SO超量程报警:测量PV值超过上下限量程范围±10%报警,调节输出为零。

Hld程序保持:程序保持状态时动作。

GUAT:程序确保平台状态时动作。

 警告:初学时,建议不设锁定。若发现参数不能被设置,应检查锁定窗口

十二.有关仪表安装的注意事项:(本说明同样适用岛电的其它仪表)

仪表的安装:安装形式是嵌入式,安装厚度为1-3.5毫米面盘。安装时将仪表从仪表盘前面推入开孔,直到塑料簧片将仪表卡住。

安装仪表的场地必须注意:

避免腐蚀气体、灰尘 避免强烈冲击和振动 环境温度在-10~50  

远离强电源和电场   相对湿度在90%以下避免阳光直射和水蒸汽

仪表的接线要求:

输入为热电偶时,需使用规定的补偿导线, 引线电阻不得大于100Ω

输入为铂电阻时,三线制,引线电阻不得大于5Ω,三条引线阻值相同。

其它输入时,为了避免噪音和干扰,引线使用屏蔽电缆,要求一点接地。

与仪表端子的接线建议使用标准压接型接线片(适用于3.5毫米螺丝)。

输入和输出信号线应远离动力电缆,不得使用同一电缆管。

仪表的接地端必需良好接大地。

仪表抗干扰的措施:开关电源设计,工作电压100~240VAC。

  如果有来自电网或仪表周围的设备噪音干扰 ,需安装噪音滤波器。

  继电器接入感性负载时,接点间需加阻容灭弧或压敏电阻保护。

5.希曼顿的重要建议:

为避免电源故障:如控制柜地线开路、工作电压长期超过240VAC和雷击。建议采用220V/125V降压变压器。可有效降低仪表温升,提高测量精度。我司可提供RU系列50W、100W、200W 的R型变压器。每台仪表功耗大约为15W。

此外,仪表内部电源为压敏电阻保护,外电源必须串接0.3A保险管。

十三.仪表出错信息:

????: 热电偶断线,PV超上限量程10%FS或 RTD A端断线

????: PV超下限量程-10%FS或输入极性错误

?J??: 热电偶冷端补偿检测高于上限80度

?J??: 热电偶冷端补偿检测低于下限-20度

????: RTD 接线B端(或ABB端)断线

热电偶或铂电阻输入的仪表显示不正常:

将热电偶输入端短路后,显示仪表自动补偿后的温度(近似室温);三线制铂电阻输入端接100Ω电阻,正常为0;如不正常请查输入端接线、量程代码、铂电阻

的标准、传感器故障等原因,否则需返修仪表。

2.直流输入的仪表显示不正常

对4~20mA输入类型,输入开路/短路时,显示下限超量程。可编程显示量程设置不合理,显示数值的比例不对。

3.无调节输出:将仪表设为手动控制,MAN状态灯亮,调节设为100%。对于"Y"型输出则有继电器吸合;"P "型有12V直流电压;I"型短路电流为20mA; V"型为10V直流电压。否则需返修仪表。

十四.断电的参数保存:仪表将工作参数记忆在存储器内,断电后不会消失。

十五.仪表的尺寸

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  网络摘录:

PID控制器(Proportion Integration Differentiation.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。通过Kp, Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。
PID 控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较,然后把这个差别用于计算新的输入值,这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。
     和其他简单的控制运算不同,PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值,这样可以使系统更加准确,更加稳定。可以通过数学的方法证明,在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下,一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。
 
   

 

       PID是以它的三种纠正算法而命名的。这三种算法都是用加法调整被控制的数值。而实际上这些加法运算大部分变成了减法运算因为被加数总是负值。这三种算法是:
比例- 来控制当前,误差值和一个负常数P(表示比例)相乘,然后和预定的值相加。P只是在控制器的输出和系统的误差成比例的时候成立。这种控制器输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系。比如说,一个电热器的控制器的比例尺范围是10°C,它的预定值是20°C。那么它在10°C的时候会输出100%,在15°C的时候会输出50%,在19°C的时候输出10%,注意在误差是0的时候,控制器的输出也是0。
积分 - 来控制过去,误差值是过去一段时间的误差和,然后乘以一个负常数I,然后和预定值相加。I从过去的平均误差值来找到系统的输出结果和预定值的平均误差。一个简单的比例系统会振荡,会在预定值的附近来回变化,因为系统无法消除多余的纠正。通过加上一个负的平均误差比例值,平均的系统误差值就会总是减少。所以,最终这个PID回路系统会在预定值定下来。
微分 - 来控制将来,计算误差的一阶导,并和一个负常数D相乘,最后和预定值相加。这个导数的控制会对系统的改变作出反应。导数的结果越大,那么控制系统就对输出结果作出更快速的反应。这个D参数也是PID被称为可预测的控制器的原因。D参数对减少控制器短期的改变很有帮助。一些实际中的速度缓慢的系统可以不需要D参数。 用更专业的话来讲,一个PID控制器可以被称作一个在频域系统的滤波器。这一点在计算它是否会最终达到稳定结果时很有用。如果数值挑选不当,控制系统的输入值会反复振荡,这导致系统可能永远无法达到预设值。

 

 

调试方法编辑

比例系数的调节
比例系数P的调节范围一般是:0.1--100.
如果增益值取 0.1,PID 调节器输出变化为十分之一的偏差值。如果增益值取 100, PID 调节器输出变化为一百倍的偏差值。
可见该值越大,比例产生的增益作用越大。初调时,选小一些,然后慢慢调大,直到系统波动足够小,再调节积分或微分系数。过大的P值会导致系统不稳定,持续振荡;过小的P值又会使系统反应迟钝。合适的值应该使系统有足够的灵敏度但又不会反应过于灵敏,一定时间的迟缓要靠积分时间来调节。
积分系数的调节
积分时间常数的定义是,偏差引起输出增长的时间。积分时间设为 1秒,则输出变化 100%所需时间为 1 秒。初调时要把积分时间设置长些,然后慢慢调小直到系统稳定为止。
微分系数的调节
微分值是偏差值的变化率。例如,如果输入偏差值线性变化,则在调节器输出侧叠加一个恒定的调节量。大部分控制系统不需要调节微分时间。因为只有时间滞后的系统才需要附加这个参数。如果画蛇添足加上这个参数反而会使系统的控制受到影响。如果通过比例、积分参数的调节还是收不到理想的控制要求,就可以调节微分时间。初调时把这个系数设小,然后慢慢调大,直到系统稳定。
6参数整定编辑
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。 [1]
在实际调试中,只能先大致设定一个经验值,然后根据调节效果修改。
对于温度系统:P(%)20--60,I(分)3--10,D(分)0.5--3
对于流量系统:P(%)40--100,I(分)0.1--1
对于压力系统:P(%)30--70,I(分)0.4--3
对于液位系统:P(%)20--80,I(分)1--5
参数整定找最佳,从小到大顺序查
先是比例后积分,最后再把微分加
曲线振荡很频繁,比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢,积分时间往下降
曲线波动周期长,积分时间再加长
曲线振荡频率快,先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波,前高后低4比1
一看二调多分析,调节质量不会低
7适应控制编辑
首先弄清楚什么是自适应控制
在生产过程中为了提高产品质量,增加产量,节约原材料,要求生产管理及生产过程始终处于最优工作状态。因此产生了一种最优控制的方法,这就叫自适应控制。在这种控制中要求系统能够根据被测参数,环境及原材料的成本的变化而自动对系统进行调节,使系统随时处于最佳状态。自适应控制包括性能估计(辨别)、决策和修改三个环节。它是微机控制系统的发展方向。但由于控制规律难以掌握,所以推广起来尚有一些难以解决的问题。
加入自适应的pid控制就带有了一些智能特点,像生物一样能适应外界条件的变化。
还有自学习系统,就更加智能化了。

 

   

 

 



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