最新一種基于labview的pid控制器的設(shè)計(jì)方法-資料下載頁(yè)
2025-06-25 01:27本頁(yè)面
【正文】 變化不大，但工藝要求無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，可以選擇PI控制，如管道壓力、流量等控制過(guò)程可屬此類。（4） 當(dāng)廣義過(guò)程控制控制通道時(shí)間常數(shù)很大且純滯后較大、負(fù)荷變化也劇烈時(shí)，不宜采用PID控制。按照如下步驟可獲得所期望的響應(yīng)：(1) 獲得開(kāi)環(huán)反應(yīng)，并確定需要改進(jìn)的物理量(2) 增加比例控制，以改善上升時(shí)間(3) 增加微分控制，以改善超調(diào)(4) 增加積分控制，消除穩(wěn)態(tài)誤差(5) 調(diào)整Kp，Ki，Kd 每個(gè)參數(shù)直到獲得所需的系統(tǒng)響應(yīng)。 比例控制器系數(shù)的設(shè)置采用P 控制規(guī)律能較快地克服擾動(dòng)的影響，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個(gè)理想的數(shù)值，不良的結(jié)果是雖較能有效的克服擾動(dòng)的影響，但有余差出現(xiàn)。它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、控制要求不高、被控參數(shù)允許在一定范圍內(nèi)有余差的場(chǎng)合。如，熱水池水位控制，油泵房中間油罐油位控制等?！”壤e分控制器系數(shù)的設(shè)置在工程中比例積分控制規(guī)律是應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律。積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差，它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場(chǎng)合。如，油泵房供油管流量控制系統(tǒng)，退火窯各區(qū)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等?！”壤⒎挚刂破飨禂?shù)的設(shè)置微分具有超前作用，對(duì)于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項(xiàng)設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對(duì)于提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，有著顯著效果。因此，對(duì)于控制通道的時(shí)間常數(shù)或容量滯后較大的場(chǎng)合，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小動(dòng)態(tài)偏差等可選用比例微分控制規(guī)律。如，加熱型溫度控制、成分控制。需要說(shuō)明一點(diǎn)，對(duì)于那些純滯后較大的區(qū)域里，微分項(xiàng)是無(wú)能為力，而在測(cè)量信號(hào)有噪聲或周期性振動(dòng)的系統(tǒng)，則也不宜采用微分控制。如，大窯玻璃液位的控制?！”壤e分微分控制器系數(shù)的設(shè)置PID 控制規(guī)律是一種較理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分，可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它適用于控制通道時(shí)間常數(shù)或容量滯后較大、控制要求較高的場(chǎng)合。如溫度控制、成分控制等?！ID 算法最終形式 （44）其中：Kp:比例增益，調(diào)整參數(shù)Ki:積分增益，調(diào)整參數(shù)Kd:微分增益，調(diào)整參數(shù)e:錯(cuò)誤 SPPVt:時(shí)間或瞬時(shí)時(shí)間（本）T:積分變量；需要從0到現(xiàn)在的時(shí)間價(jià)值t?！》€(wěn)定性如果PID控制器參數(shù)（增益的比例，積分和微分項(xiàng)）選擇不當(dāng)，控制過(guò)程的輸入可以是不穩(wěn)定的，其輸出發(fā)散，有或沒(méi)有振蕩，并僅限于飽和或機(jī)械破損。不穩(wěn)定是由于過(guò)剩增加，尤其是在存在明顯滯后。一般來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定的需要的響應(yīng)，這個(gè)過(guò)程必須不為的工藝條件和設(shè)定任何組合振蕩，盡管有時(shí)邊際穩(wěn)定性（有界振動(dòng)）是可以接受的或預(yù)期的?！?yōu)化過(guò)程在一個(gè)過(guò)程中的變化或改變?cè)O(shè)定值的優(yōu)化行為取決于應(yīng)用。兩個(gè)基本要求是調(diào)節(jié)和指令跟蹤。具體標(biāo)準(zhǔn)命令跟蹤包括上升時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間。一些過(guò)程不允許過(guò)程變量超出設(shè)定值，如果超出，這將是不安全的。其他進(jìn)程必須減少在達(dá)到一個(gè)新的設(shè)定點(diǎn)所消耗的能量。 偏差因?yàn)橐粋€(gè)非零的錯(cuò)誤所需的驅(qū)動(dòng)控制器，純比例控制器通常有穩(wěn)態(tài)誤差，簡(jiǎn)稱偏差。偏差是成正比的處理增益和比例增益成反比。偏差可以通過(guò)設(shè)定值或輸出添加補(bǔ)償偏置項(xiàng)減輕，或加入一個(gè)積分項(xiàng)的糾正。積分項(xiàng)41 光伏時(shí)間圖，為三（KP和KI值的Kd值保持不變）從積分項(xiàng)的貢獻(xiàn)是兩者的誤差幅度和持續(xù)時(shí)間成比例的誤差。在PID控制器的積分是瞬時(shí)誤差隨時(shí)間累積的偏移的總和給出應(yīng)該被糾正之前。累積誤差，然后乘以積分增益（）和添加到控制器的輸出。積分項(xiàng)： （45）積分項(xiàng)對(duì)設(shè)定值的加速過(guò)程的運(yùn)動(dòng)，消除了純比例控制器發(fā)生殘余穩(wěn)態(tài)誤差。然而，因?yàn)榉e分響應(yīng)從過(guò)去的積累誤差，它可以導(dǎo)致當(dāng)前值超過(guò)設(shè)定值。42 光伏時(shí)間圖，為三KD值（KP和KI保持不變）過(guò)程偏差的導(dǎo)數(shù)是通過(guò)確定坡度誤差隨時(shí)間變化速率乘以這個(gè)由微分增益計(jì)算。的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的貢獻(xiàn)的整體控制作用的大小稱為微分增益。導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的： （46）導(dǎo)數(shù)項(xiàng)減緩變化的速度控制器的輸出。微分控制是用來(lái)減少超調(diào)的整體部件生產(chǎn)和提高過(guò)程穩(wěn)定性的大小組合控制器。然而，導(dǎo)數(shù)項(xiàng)減緩了控制器的瞬態(tài)響應(yīng)。同時(shí)，中分化信號(hào)放大噪聲，這個(gè)術(shù)語(yǔ)在控制器是在高度敏感的噪聲誤差項(xiàng)，并能導(dǎo)致流程如果噪聲和微分增益足夠大，變得不穩(wěn)定。因此，在帶寬有限的一個(gè)近似的差異是比較常用的。這樣的電路稱為相位超前補(bǔ)償器。5 總結(jié)在LABVIEW軟件條件下，利用PID工具包，可以方便的進(jìn)行PID控制器的設(shè)計(jì)，為PID控制在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用提供參考。通過(guò)前面板的圖形交互界面本程序?qū)?階以內(nèi)具有線性遞函數(shù)的被控對(duì)象有著很好的通用性。并對(duì)實(shí)際問(wèn)題的PID控制仿真。 此外，還可以利用PID工具包，設(shè)計(jì)其它基于PID算法的LABVIEW程序，設(shè)為子VI，便于在設(shè)計(jì)中調(diào)用。參考文獻(xiàn)［1］ 楊樂(lè)平，李海濤等。LABVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用。北京：電子工業(yè)出版社，2001.［2］ NI Corporation。PID Control Toolset User Manual，［3］ 程鵬。自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程。北京：清華大學(xué)出版社，2008［4］ 劉金琨，先進(jìn)PID控制極其MATLAB仿真。北京：電子工業(yè)出版社，2002［5］ 王仲生，陳東。智能檢測(cè)與控制技術(shù)。西安：西北工業(yè)大學(xué)出版，2002［6］ 陶永華。新型PID控制及其應(yīng)用。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000［7］ 李楊等。圖形化編程語(yǔ)音LABVIEW及環(huán)境及其開(kāi)放性。計(jì)算機(jī)工程，1999［8］ 李瑞先。基于LABVIEW電機(jī)控制試驗(yàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。山東理工大學(xué)，2006［9］ 李剛，林凌。LABVIEW—易學(xué)易用的計(jì)算機(jī)圖形化編程語(yǔ)言。北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2001。2
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