電烤箱溫度控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2025-02-13 02:55 本頁面
【文章內容簡介】 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）成正比關系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差調節(jié)過程中可能會出現震蕩甚至失穩(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，甚至為負數，從而避免了被控制量的嚴重的沖過頭。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、易于實現、適用范圍廣等優(yōu)點，在本設計中對于電烤箱的溫控系統(tǒng)我們選擇PID進行控制。 第三章 PID最佳調整法與系統(tǒng)仿真 PID作為經典控制理論，其關鍵問題在于PID參數的設定。在實際應用中，許多被控過程機理復雜，具有高度非線性、時變不確定性和純滯后等特點。在噪聲、負載擾動等因素的影響下，過程參數甚至模型結構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參數的整定不依賴與對象數學模型，并且PID參數能夠在線調整，以滿足實時控制要求。 PID參數整定法概述 PID參數整定方法1. Relay feedback ：利用Relay 的 onoff 控制方式，讓系統(tǒng)產生一定的周期震蕩，再用ZieglerNichols調整法則去把PID值求出來。2. 在線調整：實際系統(tǒng)中在PID控制器輸出電流信號裝設電流表，調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。轉移函數在用系統(tǒng)辨識方法辨識出來，之后輸入指令算出PID值。 PID調整方式PID調整方式有轉移函數無轉移函數系統(tǒng)辨識法波德圖根軌跡Relay feedback在線調整圖31 PID調整方式 如圖32所示PID調整方式分為有轉函數和無轉移函數，一般系統(tǒng)因為不知轉移函數，所以調PID值都會從Relay feedback和在線調整去著手。波德圖及根軌跡則相反，一定要有轉移函數才能去求PID值，那這技巧就在于要用系統(tǒng)辨識方法，辨識出轉移函數出來，再用MATLAB里的Simulink畫出反饋方塊圖，調出PID值。 所以整理出來，調PID值的方法有在線調整法、Relay feedback、波德圖法、根軌跡法[11]。前提是要由系統(tǒng)辨識出轉移函數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)辨識法辨識出轉移函數 在一般實際系統(tǒng)中，往往因為過程系統(tǒng)轉移函數要找出，之后再利用系統(tǒng)仿真找出PID值，但是也有不需要找出轉移函數也可調出PID值的方法，以下一一介紹。 Relay feedback調整法圖33 Relay feedback調整法 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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