【正文】 de) 功能：讀取采集到的數(shù)據(jù) 參數(shù)：nAdd 基地址 nIndex 索引值(1nAmout) AIMode 輸入方式： 0原碼值 10,10v 2 5v,5v 3 10v,10v要想使用這兩個(gè)函數(shù)首先要在系統(tǒng)中安裝PC6326的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL文件)，前面已經(jīng)提到，調(diào)用動(dòng)態(tài)連接庫(kù)的方法有顯式調(diào)用和隱式調(diào)用兩種（或又叫靜態(tài)調(diào)用和動(dòng)態(tài)調(diào)用）。下面就C++Builder對(duì)于動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的隱式調(diào)用的步驟具體說(shuō)明如下[5]： 首先得到庫(kù)的導(dǎo)入文件。使用C++Builder的implib工具：implib 即選擇ProjectAdd to Project 在文件中對(duì)要使用的函數(shù)分別做聲命：extern “C” _stdcall void AI6326MStart(short nAdd,short nCha,short nAmp,short nAmount,short nInterval)extern “C” _stdcall double APIENTRY AI6326Read(short nAdd,short nIndex,short AIMode) 在程序中使用你聲明的函數(shù)。比如在定時(shí)器函數(shù)中使用： AI6326Start(OX300,1,0,1,10)。 //開(kāi)始PC6326卡1通道的單通道采集 Double MyArray=AI6326Read(OX300,0,0)。 //讀入PC6326的采集數(shù) AO6327Single(OX280,1,5000,1)。 //向通道1模擬輸出SV的電壓 其中AO6327Single()為PC6327板卡的驅(qū)動(dòng)程序，函數(shù)參數(shù)功能不再贅述。 PID控制算法的處理 本系統(tǒng)的控制對(duì)象使用變頻馬達(dá)帶動(dòng)水泵送水控制鍋爐液位，用電加熱爐控制鍋爐溫度。由于馬達(dá)控制頻率與水泵出水量之間的不確定性，以及加熱溫度等因素的不同，使它們對(duì)象本身具有很大的不確定性。在實(shí)際的控制系統(tǒng)中我們采用了積分分離PID算法和抗積分飽和PID算法。由于此部分涉及內(nèi)容較多，本文放入下一章單獨(dú)討論。5 控制系統(tǒng)的改進(jìn)算法 PID算法簡(jiǎn)介PID(Proportion Integration Differentiation)是應(yīng)用于過(guò)程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的控制器。它具有原理簡(jiǎn)單、適用面廣、控制參數(shù)相互獨(dú)立等優(yōu)點(diǎn)。在模擬控制系統(tǒng)中，常規(guī)控制系統(tǒng)原理框圖如圖51所示：其中上圖中r(t)為系統(tǒng)給定值，c(t)為系統(tǒng)輸出值，e(t)=r(t)c(t)為系統(tǒng)偏差。PID控制器就是將系統(tǒng)偏差e(t)的比例、積分、微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，從而控制被控對(duì)象。因此，PD控制器是一種線性控制器。 位置式PID控制 位置式PID控制算法的模擬控制系統(tǒng)和離散化PID控制規(guī)律分別是：對(duì)于（1）式中比例系數(shù)，積分系數(shù)，微分系數(shù)。對(duì)于(2)式中u(k)是第k次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)的輸出。為積分系數(shù)，為微分系數(shù)，T為采樣周期。各個(gè)系數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響是不同的： ⑴、比例系數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響 比例系數(shù)越大，系統(tǒng)動(dòng)作越靈敏，速度越快，穩(wěn)態(tài)誤差越小。 但并非比例系數(shù)越大越好，過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。而過(guò)小，系統(tǒng)的速度就會(huì)變得緩慢。 ⑵、積分系數(shù) 對(duì)系統(tǒng)性能的影響 積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度，但會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。 ⑶、微分系數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響 微分系數(shù)引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，可以改善動(dòng)態(tài)特性，能夠加快系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。合適的微分系數(shù)可以使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間。過(guò)大，會(huì)使響應(yīng)過(guò)程過(guò)早提前制動(dòng)，從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間。過(guò)小，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng)。由于計(jì)算機(jī)的輸出u(k)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如閥門），u(k)的值與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（如閥門開(kāi)度）一一對(duì)應(yīng)，所以通常稱式為位置式PID控制算法。位置式PID控制算法的缺點(diǎn)：⑴、當(dāng)前采樣時(shí)刻的輸出與過(guò)去的各個(gè)狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)e(k)進(jìn)行累加，運(yùn)算量大；⑵、控制器的輸出u(k)對(duì)應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，u(k)的大幅度變化會(huì)引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的大幅度變化。要實(shí)現(xiàn)該算法，只需在相應(yīng)的位置式進(jìn)程中添加如下代碼：double TMainForm::WeiZhiPIDProcess(double KP,double KI,double KD,double SigmaE,double EK,double EK1){//位置式PID的處理程序 Double temp=KP*EK+KI*SigmaE*MDCtrlTime/1000+KD*(EKEK1)*1000/MDCtrlTime。 return temp。} 增量式PID控制 增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量Δu(k)。采用增量式算法時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出的控制量Δu(k)對(duì)應(yīng)的是本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的增量，而不是對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置，因此要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須具有對(duì)控制量增量的累積功能，才能完成對(duì)被控對(duì)象的控制操作。 增量式PID控制算法算式：具體、。增量式算法優(yōu)點(diǎn)： ⑴、算式中不需要累加。控制增量Δu(k)的確定僅與最近3次的采樣值有關(guān)，容易通過(guò)加權(quán)處理獲得比較好的控制效果； ⑵、計(jì)算機(jī)每次只輸出控制增量，即對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化量，故機(jī)器發(fā)生故障時(shí)影響范圍小、不會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)過(guò)程；⑶、手動(dòng)—自動(dòng)切換時(shí)沖擊小。當(dāng)控制從手動(dòng)向自動(dòng)切換時(shí)，可以作到無(wú)擾動(dòng)切換。用程序?qū)崿F(xiàn)增量式PID算法時(shí)，相應(yīng)的增量式PID進(jìn)程中添加如下代碼：double TMainForm::ZenLiangPIDProcess(double KP,double KI,double KD,double EK,double EK1,double EK2){//增量PID算法的處理程序 double temp=KP*(EKEK1)+KI*EK+KD*(EK2*EK1+EK2)。 return temp。} 改進(jìn)的PID算法 位置式PID算法中沒(méi)有經(jīng)過(guò)改進(jìn)的常規(guī)PID效果非常差,容易造成PID運(yùn)算的積分積累，引起系統(tǒng)較大的超調(diào)。另外更嚴(yán)重的問(wèn)題在于積分飽和現(xiàn)象。 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的不同控制過(guò)程需要，本文對(duì)控制算法進(jìn)行了改進(jìn)，其中包括兩種該進(jìn)方法：積分分離PID算法、抗飽和積分PID算法 。 積分分離PID算法 根據(jù)基本PID控制的特點(diǎn)，當(dāng)有較大幅度的擾動(dòng)或大幅度改變給定值時(shí)， 由于較大偏差的出現(xiàn)，和系統(tǒng)中的慣性和滯后，造成PID算法的積分積累，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)量和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)。積分分離控制基本思路是:當(dāng)控制量與設(shè)定值偏差較大時(shí)，取消積分作用，當(dāng)被控量接近給定值時(shí)，引入積分控制，以便消除靜差。這樣，采用積分分離法，不僅可以防止了開(kāi)始時(shí)有過(guò)大的控制量，也可以在進(jìn)入飽和后，因積分累積小，能夠較快退出，減少了超調(diào)。積分分離算法框架如圖52所示： 引入積分分離PID與一般PID比較如圖53所示： 用算式表達(dá)其原理為：上式在增量式PID算法控制規(guī)律中的積分項(xiàng)加一系數(shù)B,其中： A是根據(jù)實(shí)際情況，認(rèn)為設(shè)定的閾值，A0。 抗飽和積分PID算法首先介紹一下什么事積分飽和， 所謂積分飽和是指PID控制器輸出由于積分作用的不斷累加，從而導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到極限位置(最大或最小)。減小積分飽和的關(guān)鍵在于不能使積分項(xiàng)累積過(guò)大。抗飽和積分PID算法的基本思路是：首先判斷上一時(shí)刻的控制量U(k一1)是否已經(jīng)超出極限范圍（，）。如果U(k一1) 時(shí)，則只累加負(fù)偏差；如果U(k一1)時(shí)，則只累加正偏差?？癸柡头e分PID算法可以避免控制量長(zhǎng)時(shí)間停留在飽和區(qū)。抗積分飽和PID控制算法框架如圖54所示：19