温控电路PID参数的调节方法

在在定值控制问题中，如果控制精度要求不高，一般采用双位调节法，不用PID。但如果要求控制精度高， 而且要求波动小，响应快，那就要用PID 调节或更新的智能调节。调节器是根据设定值和实际检测到的输 出值之间的误差来校正直接控制量的，温度控制中的直接控制量是加热或制冷的功率。 PID 调节中，用比 例环节（P)来决定基本的调节响应力度，用微分环节（D)来加速对快速变动的响应，用积分环节（I)来消 除残留误差。PID 调节按基本理论是属于线性调节。但由于直接控制量的幅度总是受到限定， 所以在实际工作过程中三个调节环节都有可能使控制量进入受限状态。这时系统是非线性工作。 手动对 PID 进行整定时，总是先调节比例环节，然后一般是调节积分环节，最后调节微分环节。温度控制 中控制功率和温度之间具有积分关系，为多容系统，积分环节应用不当会造成系统不稳定。许多文献对 PID 整定都给出推荐参数。 PID 是依据瞬时误差(设定值和实际值的差值)随时间的变化量来对加热器的控制进行相应修正的一种方 法如果不修正,温度由于热惯性会有很大的波动.大家讲的都不错. 比例：实际温度与设定温度差得越大， 输出控制参数越大。例如：设定温控于 60 度，在实际温度为 50 和 55 度时，加热的功率就不一样。 而 20 度和 40 度时,一般都是全功率加热.是一样的. 积分：如果长时间达不到设定值，积分器起作用，进 行修正积分的特点是随时间延长而增大.在可预见的时间里,温度按趋势将达到设定值时,积分将起作用防止 过冲! 微分：用来修正很小的振荡. 方法是按比例.微分.积分的顺序调.一次调一个值.调到振荡范围最小为 止.再调下一个量.调完后再重复精调一次. 要求不是很严格. 先先复习一下 P、I、D 的作用，P 就是比例控制，是一种放大（或缩小）的作用，它的控制优点就是：误 差一旦产生，控制器立即就有控制作用，使被控量朝着减小误差方向变化，控制作用的强弱取决于比例系 数 Kp。举个例子：如果你煮的牛奶迅速沸腾了（你的火开的太大了） ，你就会立马把火关小，关小多少就 取决于经验了（这就是人脑的优越性了） ，这个过程就是一个比例控制。缺点是对于具有自平衡性的被控 对象存在静态误差，加大 Kp 可以减小静差，但 Kp 过大时，会导致控制系统的动态性能变坏，甚至出现 不稳定。所谓自平衡性是指系统阶跃响应的终值为一有限值，举个例子：你用10％的功率去加热一块铁， 铁最终保持在 50 度左右，这就是一个自平衡对象，那静差是怎样出现的呢？比例控制是通过比例系数与 误差的乘积来对系统进行闭环控制的，当控制的结果越接近目标的时候，误差也就越小，同时比例系数与 误差的乘积（控制作用） 也在减小，当误差等于 0 时控制作用也为 0，这就是我们最终希望的控制效果 （误 差＝0） ，但是对于一个自平衡对象来说这一时刻是不会持续的。就像此时你把功率降为 0，铁是不会维持 50 度的（不考虑理想状态下） ，铁的温度开始下降了，误差又出现了（本人文采不是很好，废这么多话相 信大家应该明白了！ ） 。也就是比例控制最终会维持一个输出值来使系统处于一个固定状态，既然又输出， 误差也就不等于 0 了，这个误差就是静差。 虽然简单的比例控制反馈能保证系统稳定，但常有较大的静差，满足不了稳态精度的要求，这就是（ I） 积分控制引入的原因了，积分控制的优点是能对误差进行记忆并积分，有利于消除静差，就像人脑的记忆 功能，只是传统的积分控制是不加选择的“记忆”误差及误差变化的所有信息，人脑就没这么笨了，人脑是 有选择的记忆有用的信息，并遗忘无用的信息（又是人脑的优越性） 。但积分控制的不足之处就在于积分 作用具有滞后特性，举个例子：一个电源通过一个电阻对电容充电，要过一定时间后电容两端的电压才会 等于电源的电压（理想状态下） ，这就是一个积分电路。而且存在积分饱和现象，如果积分控制作用太强 会使控制的动态性能变差，以致使系统变得不稳定。 由于通常被控对象都是具有惯性作用的，而且这种作用是不能忽略的，为了加快控制系统的响应速度， 减少超调量，人们引入了（D）微分控制，微分作用的优点是它具有对误差进行微分，敏感出误差的变化 趋势，增加系统稳定性。就像人脑的预见性。只要控制系统的误差有变化，微分就起作用。它的缺点是对 干扰同样敏感，使系统抑制干扰能力降低。 对于加热系统的控制，如果要采用PID 控制的话是需要结合不同控制要求而采用不同的方法的，如果对 升温阶段的曲线不要求可以直接用 P（或 PD）控制升温过程，保温段再采用 PID 控制，这样的好处是升 温速度快。保温段最好用PID 控制，积分相当重要，是起主要控制作用的，否则保温段很容易出现振荡或 静差，如果你最终稳定了并保持在给定温度，最好还是把微分去了，否则来个信号干扰它就不得了了。加 热对象惯性都比较大，温度是不会突变的。如果你的PID 参数调整的好的话，保温段的控制效果是非常好 的。如果要求升温曲线（也就是升温的速度要也要控制），那升温段最好还是用PID（或 PD） ，这个阶段想 控制好不是件容易的事，特别是那些大滞后的系统。升温段积分只是“配角”，“主角”是比例控制，如果积 分利用不好是很容易是系统超调的，对于加热系统来说，超调是很麻烦的事，你必须尽量保证你的控制系 统不超调。 此时最好的方法就是改积分时积分， 不该积分就不要积， 搞这么复杂还不如直接分离积分得了。 fengxianjin“请问,m(t)怎样跟 OCR1A 联系起来,它们的关系是怎样的? ” PID 并没有对输出做太多描述，也没有指定对象和作用域，它的输出是很灵活的，你可以自己定，再把 输出域映射到你的控制部件上去，例如 m(t)规定为 0－100 来代表输出功率（分辨率为 1％） 。再将这个范 围和你的 PWM 占空比对应起来（通过映射转换成OCR1A 值） 。很简单吧？超级灵活，你想咋整就咋整！ 误差也一样，直接用采样的16 进制或转成温度再用，都可以。 AI 智能调节器在湿热箱温控系统中的应用 2 一、概述一、概述 露点式湿热箱可供各种产品和材料进行不同规范的潮热试验和干热试验。某精细化工厂有一台90 年 初代生产的 Y61320 温热试验箱，由于是采用模拟电子电路设计，电路较复杂，在元器件老化及发生温控 故障时很难找到替代品维修， 并且试验箱的温度测量不是数字显示， 显得很不直观， 有必要进行技术改造， 应用智能 PID 调节器可解决这些问题。根据这个设想，将试验箱的后热器、热套和水箱的加热器的温度控 制改用智能自整定 PID 调节器控制。 二、仪表选型二、仪表选型 在湿热箱温控系统中， 是通过控制可控硅的导通和断开来实现温度调节的， 为了能够更精确的调节温 度和尽量延长加热器的使用寿命，采用可控硅移相触发模式工作。仪表选择宇电 AI 人工智能调节器，具 体型号为 AI-518EK5L2L2。 它具有以下的特点：(1) 采用万能输入，使仪表仅通过简单快捷的菜单选择，即可实现仪表的各种分 度号、标准信号及远传压力信号、毫伏信号的输入。 (2) 采用模块化通用电路结构，通过简单的模块组合， 即可实现仪表的各种功能变换， 通用性和灵活性显著增强。