【正文】 ck because the changes in the output have been made but are not reflected in the process variable yet. Absolute Error/Proportional One of the first ideas people usually have about designing an automatic process controller is what we call proportional. Meaning, if the difference between the PV and SP is smallthen let39。s make a larger correction to the output. This idea certainly makes sense. We simulated a proportional only controller in Microsoft Excel. is the chart showing the results of the first simulation (DEADTIME = 0, proportional only): Proportional and Integral Controllers The integral portion of the PID controller accounts for the offset problem in a proportional only controller. We have another Excel spreadsheet that simulates a PID controller with proportional and integral control. Here (Fig. 5) is a chart of the first simulation with proportional and integral (DEADTIME :0, proportional = ). As you can tell, the PI controller is much better than just the P controller. However, dead time of zero (as shown in the graph) is not mon. Fig .4 The simulation chart Derivative Control Derivative control takes into consideration that if you change the output, then it takes tim for that change to be reflected in the input (PV).For example, let39。 I constants. 溫度控制簡介和 PID控制器 過程控制系統(tǒng) 自動過程控制系統(tǒng)是指將被控量為溫度、壓力、流量、成份等類型的過程變量保持在理想的運行值的系統(tǒng)。變化總是會出現，此時如果不采取相應的措施，那些與安全、產品 質量和生產率有關的重要變量就不能滿足設計要求。流體在這個過程中被過熱蒸汽加熱，如圖 1所示。如前所述，加熱介質是過熱蒸汽。 很多變量在這個過程中會發(fā)生變化，繼而導致出口溫度偏離期望值。 實現該目的的一種方 法是首先測量 r(0，然后與期望值相比較，由比較結果決定如何校正偏差。就是說，如果溫度高于期望值，就關小蒸汽閥來減小進入換熱器的蒸汽流量；若溫度低于期望值，就開大蒸汽閥，以增加進入換熱器的蒸汽流量。但是，由于多數過程對象都有很多變量需要保持為某一期望值，就需要許多的操作員來進行校正。就是說，我們想利用無需操作人員介入就可以控制變量的設備。 為達到上述目標，就 需要設計并實現一個系統(tǒng)。首先要做的是測量過程流體的出口溫度，這一任務由傳感器(熱電偶、熱電阻等 )完成。控制器接收與溫度相關的信號并與期望值比較。基于這一結果，控制器再發(fā)一信號給執(zhí)行機構來控制蒸汽流量。 (2)變送器，也稱二次元件。 (4)執(zhí)行機構，通常是一個控制閥，但并不全是。 這些元件的重要性在于它們執(zhí)行每個控制系統(tǒng)中都必不可少的 3 個基本操作，即： (1)測量：被控量的測量通常由傳感器和變送器共同完成。 (3)操作 : 根據控器的處理 ,系統(tǒng)必須執(zhí)行某種操作 ,這通常由執(zhí)行機構來完成 . 如上所述 ,每個控制系統(tǒng)都有 M,D 和 A這 3種操作 . 有些系統(tǒng)的決策任務簡單 ,而有些很復雜 .設計控制系統(tǒng)的工程師必須確保所采取確保所采取的操作能影響被控變量 ,也就是說 ,該操作要影響測量值 .否則 ,系統(tǒng)是不可控的 ,還會帶來許多危害 . PID 控制器可以是獨立控制器（也可以叫做單回路控制器），可編程控制器（ PLCs）中的控制器，嵌入式控制器或者是用 Vb或 C編寫的計算機程序軟件。例如：控制一個容器的熱量。當低溫限定傳感器接通時就會打開加熱器，當溫度升高到高溫限定傳感器時就會關 加熱器。 反過來， PID 控制器能夠接受像實際溫度這樣的輸入，控制閥門，這個閥門能夠控制 進入加熱器的氣體流量。溫度穩(wěn)定了，就不會在高低兩點間上下跳動了。如果基準點升高， PID 控制器就會自動的增加加熱器中氣體的流量。 模擬輸入 (測量量 )也叫做“過程變量”或“ PV39。你希望 PV 能夠達到你所控制過程參數的高精確度。如果是一個 12位的模擬輸入，傳感器的溫度范圍是從 0 度到 400 度，我們計算的理論精確度就是 4096 除 400 度=0． 097656 度。還有其他的假定。即使是有大量的噪音和其他問題，按理論精確度的 1／ 10 計算， 1度精確度的數值應該很容易得到的。經常在 0％到 100％之間給出。 基準點 (SP)很簡 單，即你想要什么樣的過程量。 PID 控制器的任務是維持輸出在一個程度上，這樣在過程變量 (PV)和基準點(SP)上就沒有偏差 (誤差 )。 PID 控制器所觀察的是 PV和 SP 之間的偏差 (或誤差 )。絕對偏差就是一 39。偏差變換率就是 ——PV和 SP 之間的偏差隨著時間的變化是越來越小還是越來越大。如果你有一個 PID控制的可進入的冷凍裝置，某個人打開門進入，溫度 (過程變量 )將會迅速升高。 一旦過程變量等同于基準點，一個好的 PID 控制器就不會改變輸出。如果閥門 (發(fā)動機或其他控制元件 )不斷改變，而不是維持恒量，這將造成控制元件更多的磨損。當有“過程擾動”時能 夠快速反應 (快速改變輸出 )。 我們注意到輸出量經常超過穩(wěn)定狀態(tài)輸出使過程變量回到基準點。如果某人打開制冷器，走進去，四處走，找東西，然后再走出來，再關上制冷器的門 PID 控制器會非?；钴S，因為溫度可能將上升 20度。 讓我們思考一 下如何設計一個 PID 控制器。有三種定義誤差的方式。如果 PV和 SP之間偏差小 —— 那我們就在輸出時作一個小的改變。絕對偏差就是 PID 控制器的比例環(huán)節(jié)。累積誤差是很重要的，我們把它稱為是 PID 控制器的積分環(huán)節(jié)。換句話說，累積誤差二誤差 1+誤差 2+誤差 3+誤差 4+?。典型的例子就是調整你的烤爐在合適的溫度。這就是滯后時間。這也就被認為是 PID 控制器的微分環(huán)節(jié)。 絕對偏差／比例環(huán)節(jié) 有關設計自動過程控制器，人們最初想法之一是設計比例環(huán)節(jié)。當然這個想法是有意義的。圖 4 是顯示首次仿真結果的表格。我們有另外一個 Excel 的擴展表格 ，表格上仿真的是一個具有比例積分功能的 PID 控制器。 眾所周知，比例積分控制器要比僅有比例功能的比例控制器好得多，但是等于 0 的滯后時間并不常見。比如，讓我們拿烤爐的加熱為例。 PID 控制器中微分環(huán)節(jié)具有抑制功能， 因為有些溫度增量會在以后不需要的情況下產生了。