【正文】 43 參數(shù)不合理PID圖參數(shù)整定方式主要有以下2種：主要依據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。為了編程方便，可將式()整理成如下形式： 式()式中， 調(diào)節(jié)閥開度顯示的設(shè)計(jì)因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)中要求顯示0100%的閥門開度，而通過A/D轉(zhuǎn)換后得到的是0255的數(shù)，為此我們采用如下公式來把A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)換算成閥門的開度。微分控制(D)：微分控制中，控制器輸出與輸入誤差信號(hào)微分（即誤差變化率）成正比關(guān)系，自動(dòng)控制系統(tǒng)克服誤差調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩失穩(wěn)，其原因是存有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差作用，其變化總是落后于誤差變化，解決辦法是使抑制誤差作用變化“超前”，即誤差接近零時(shí)，抑制誤差作用就應(yīng)該是零，這就是說，控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠，比例項(xiàng)作用僅是放大誤差幅值，而目前需要增加是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分控制器，就能夠提前使抑制誤差控制作用等于零，為負(fù)值，避免了被控量嚴(yán)重超調(diào)，對(duì)有較大慣性或滯后被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中動(dòng)態(tài)特性。但是過大會(huì)產(chǎn)生較大超調(diào)，甚至導(dǎo)致不穩(wěn)定；若取得過小，能使系統(tǒng)減少超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)裕度增大，但會(huì)降低了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，使過渡過程時(shí)間延長(zhǎng)。這樣系統(tǒng)就應(yīng)具有PID控制運(yùn)算模塊。當(dāng)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或不到精確數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。在閉環(huán)系統(tǒng)中，其控制作用的基礎(chǔ)是被控量與給定值之間的偏差。當(dāng)反饋信號(hào)和輸入信號(hào)相等，驅(qū)動(dòng)裝置就停止對(duì)閥位的調(diào)整。執(zhí)行器直接與生產(chǎn)過程接觸，工作在高溫、高壓、腐蝕和振動(dòng)等環(huán)境中。 智能閥門定位器閥門定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣動(dòng)閥門定位器、電－氣閥門定位器和智能式閥門定位器。(3)實(shí)時(shí)控制:根據(jù)決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。 設(shè)計(jì)思路利用位置傳感器檢測(cè)位置，反饋到單片機(jī)中作為反饋模擬信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)PID控制算法進(jìn)行信號(hào)處理后輸出一定寬度的脈沖來驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥并實(shí)現(xiàn)定位反饋控制。因?yàn)橹悄芏ㄎ黄鞯奈恢梅答佋请娢黄?，閥位信息是用電信號(hào)傳遞的，并且可以在CPU中對(duì)閥門的特征進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整定。組態(tài)簡(jiǎn)便、靈活，可以非常方便的設(shè)定閥門正反作用，流量特性，行程限定或分程操作等功能。這樣，相對(duì)傳統(tǒng)閥門定位器，該智能閥門定位器不僅體現(xiàn)出精度提高，能耗降低，功能增多等優(yōu)點(diǎn)，而且它能集合一定人類的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，具有一定的思維能力，符合過程控制的發(fā)展需要。由于硬件難以實(shí)現(xiàn)，本文選擇Proteus軟件進(jìn)行仿真，不僅簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程也便于修改和調(diào)試。智能閥門定位器數(shù)字化、通信化、智能化以及支持現(xiàn)場(chǎng)總線的特性，給工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)帶來了深刻的變革，代表了氣動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展方向。本文討論的一種輔助控制儀表——閥門定位器，是各國競(jìng)相研究的對(duì)象，它在一定程度上決定了過程控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)，且隨著過程控制水平的發(fā)展，定位器也必須不斷發(fā)展以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對(duì)過程控制的要求。 課程意義本課題所設(shè)計(jì)的智能閥門定位器系統(tǒng)由于使用新型控制元件如導(dǎo)電塑料和壓電閥，可以使閥門定位達(dá)到很高精度；又由于采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可在各種惡劣條件下使用并且使用壽命長(zhǎng)，故障率低，這兩點(diǎn)從根本上提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)定位器的噴嘴、擋板系統(tǒng)是連續(xù)耗氣型元件。并且可保證定位器的可靠使用和壽命。定位速率由各組自行設(shè)定，即確定PID控制算法參數(shù)。和設(shè)備本身的異?，F(xiàn)象及時(shí)作出處理。因此，閥門定位器組成以閥桿位移為測(cè)量信號(hào)，以控制器輸出為設(shè)定信號(hào)的反饋控制系統(tǒng)。定位器控制執(zhí)行器的閥位，能夠增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率，減少信號(hào)傳遞滯后，克服閥桿摩擦力并消除不平衡力的影響等，保證準(zhǔn)確定位。閥門定位器對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求有以下幾點(diǎn)：(1)能夠接收來自調(diào)節(jié)器的電流信號(hào)并能將它轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào), 能夠采集閥位反饋回來的模擬信號(hào)；(2)能對(duì)以上采集到的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、整理，最后根據(jù)偏差的大小輸出連續(xù)信號(hào)或一定寬度的脈沖信號(hào)來控制壓電閥；(3)利用數(shù)碼管能現(xiàn)場(chǎng)顯示輸入的參數(shù)以及閥門開度；(4)利用按鍵能在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)閥門的工作流量特性的參數(shù)，以及閥芯的最大、最小行程等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；(5)調(diào)節(jié)閥在自動(dòng)運(yùn)行過程中，當(dāng)閥芯開度大于90% 或小于10% 時(shí), 以及閥芯被卡住時(shí), 控制系統(tǒng)能進(jìn)行報(bào)警；(6)具有斷電保存功能、看門狗功能、電源電壓監(jiān)測(cè)功能。因此，這種系統(tǒng)往往同時(shí)能夠抵制多種擾動(dòng)，而且對(duì)系統(tǒng)自身元部件參數(shù)的波動(dòng)也不甚敏感。PID控制器就是系統(tǒng)誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制。此外程序還提供手自動(dòng)切換功能，并對(duì)輸出值大小和變化速率進(jìn)行限制。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間積分，時(shí)間增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。當(dāng)采樣周期相對(duì)短時(shí)，用求和代替積分、用后向差分代替微分，使模擬PID離散化變?yōu)椴罘址匠?。因?yàn)殡娢黄鞯淖畲笮谐叹嚯x與閥芯的最大行程距離是不可能相同的，而我們要通過改變機(jī)械結(jié)構(gòu)使閥芯的最大行程與電位器的最大行程完全匹配是相當(dāng)困難的，所以可以根據(jù)實(shí)際安裝時(shí)候閥芯的最大行程的來替換默認(rèn)的值，用最小行程時(shí)候的來替換默認(rèn)的值?？刂破鲄?shù)工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)[4]。直到現(xiàn)在，MCS51內(nèi)核系列兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品(如目前流行的89S589C51等)。本系統(tǒng)選用89C51單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0808，可編程的鍵盤、顯示接口芯片8279等組成基本系統(tǒng)。P3口做通用I/O使用時(shí)，在為多功能端口時(shí)，作讀/寫信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)串行1/O口。 AT89C51內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5l系列單片機(jī)內(nèi)部都帶有定時(shí)/計(jì)數(shù)器，AT89C51內(nèi)部有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器：11D和T1。A/D轉(zhuǎn)換的作用是將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)，因此，A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過取樣、保持、量化及編碼4個(gè)過程。、寫控制線控制轉(zhuǎn)換的模擬輸入通道地址鎖存、啟動(dòng)和輸出允許。 矩陣鍵盤矩陣按鍵電路圖如下所示：圖55 矩陣鍵盤電路圖矩陣鍵盤讀取方式與獨(dú)立鍵盤類似，但其讀取方式節(jié)省I/O口。 時(shí)鐘/報(bào)警電路單片機(jī)雖有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外接附加電路。圖61 Proteus中所使用的元件代碼下圖是用Proteus軟件仿真作出的閥門定位控制系統(tǒng)仿真單片機(jī)連接圖。控制核心是單片機(jī)，51單片機(jī)體積小、成本低、穩(wěn)定性高。致謝值此課程設(shè)計(jì)完成之際，衷心感謝學(xué)校和老師能夠給予我這次做課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，同時(shí)也為我們提供了實(shí)驗(yàn)室方便進(jìn)行理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，驗(yàn)證本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)用性。 unsigned int a。sbit R_D=P3^7。 ET1=1。 TR0=1。 dispbuf[7]=i%10。 R_D=1。}