電烤箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-13 02:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 （D）控制 在微分控制中，控制器的輸出和輸入誤差訊號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)震蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在較大慣性組件（環(huán)節(jié)）和有滯后的組件，使力圖克服誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使克服誤差的作用的變化有些“超前”，即在誤差接近零時，克服誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例加微分的控制器，就能夠提前使克服誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)數(shù)，從而避免了被控制量的嚴(yán)重的沖過頭。所以對于有較大慣性和滯后的被控對象，比例加微分（PD）的控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。由于PID 控制器具有原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在本設(shè)計中對于電烤箱的溫控系統(tǒng)我們選擇PID進(jìn)行控制。 第三章 PID最佳調(diào)整法與系統(tǒng)仿真 PID作為經(jīng)典控制理論，其關(guān)鍵問題在于PID參數(shù)的設(shè)定。在實(shí)際應(yīng)用中，許多被控過程機(jī)理復(fù)雜，具有高度非線性、時變不確定性和純滯后等特點(diǎn)。在噪聲、負(fù)載擾動等因素的影響下，過程參數(shù)甚至模型結(jié)構(gòu)均會隨時間和工作環(huán)境的變化而變化。故要求在PID控制中不僅PID參數(shù)的整定不依賴與對象數(shù)學(xué)模型，并且PID參數(shù)能夠在線調(diào)整，以滿足實(shí)時控制要求。 PID參數(shù)整定法概述 PID參數(shù)整定方法1. Relay feedback ：利用Relay 的 onoff 控制方式，讓系統(tǒng)產(chǎn)生一定的周期震蕩，再用ZieglerNichols調(diào)整法則去把PID值求出來。2. 在線調(diào)整：實(shí)際系統(tǒng)中在PID控制器輸出電流信號裝設(shè)電流表，調(diào)P值觀察電流表是否有一定的周期在動作，利用ZieglerNichols把PID求出來，PID值求法與Relay feedback一樣[9]。3. 波德圖amp。跟軌跡：在MATLAB里的Simulink繪出反饋方塊圖。轉(zhuǎn)移函數(shù)在用系統(tǒng)辨識方法辨識出來，之后輸入指令算出PID值。 PID調(diào)整方式PID調(diào)整方式有轉(zhuǎn)移函數(shù)無轉(zhuǎn)移函數(shù)系統(tǒng)辨識法波德圖根軌跡Relay feedback在線調(diào)整圖31 PID調(diào)整方式 如圖32所示PID調(diào)整方式分為有轉(zhuǎn)函數(shù)和無轉(zhuǎn)移函數(shù)，一般系統(tǒng)因?yàn)椴恢D(zhuǎn)移函數(shù)，所以調(diào)PID值都會從Relay feedback和在線調(diào)整去著手。波德圖及根軌跡則相反，一定要有轉(zhuǎn)移函數(shù)才能去求PID值，那這技巧就在于要用系統(tǒng)辨識方法，辨識出轉(zhuǎn)移函數(shù)出來，再用MATLAB里的Simulink畫出反饋方塊圖，調(diào)出PID值。 所以整理出來，調(diào)PID值的方法有在線調(diào)整法、Relay feedback、波德圖法、根軌跡法[11]。前提是要由系統(tǒng)辨識出轉(zhuǎn)移函數(shù)才可以使用波德圖法和根軌跡法，如下圖32所示。圖32 由系統(tǒng)辨識法辨識出轉(zhuǎn)移函數(shù) 在一般實(shí)際系統(tǒng)中，往往因?yàn)檫^程系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)要找出，之后再利用系統(tǒng)仿真找出PID值，但是也有不需要找出轉(zhuǎn)移函數(shù)也可調(diào)出PID值的方法，以下一一介紹。 Relay feedback調(diào)整法圖33 Relay feedback調(diào)整法 如上圖33所示，將PID控制器改成Relay，利用Relay的OnOff控制，將系統(tǒng)擾動，可得到該系統(tǒng)于穩(wěn)定狀態(tài)時的震蕩周期及臨界增益（Tu及Ｋu），在用下表31的ZieglerNi
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