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         三水路灯升降车出租,南海路灯升降车出租,   白云路灯升降车出租      压差补偿器的调压性能的数字 PID 控制与参数整定。         在连续气动控制系统中,PID 控制几乎占据垄断地位,它具有可靠性强及参数便于调控的优点,可以适应大多数工业控制场合。当被控对象的数学模型很难确定,参数变化较大且控制器的参数往往要靠实际实验和经验来确定时,此时采用 PID 控制可以得到期望的控制结果。电-气比例阀及电-液比例阀的控制系统往往满足上述条件,本文中流量控制模块就属于此类情况,从压差补偿器输入阀芯的位移到输出压力之间的子系统是一个非线性系统,其数学模型往往需要线性化才可以求解传递函数,此外流量控制模块的压力输出也不易通过理论求出,往往需要实际测试才可以确定其变化规律,因此 PID控制算法适用于压差补偿器的控制系统。 由压差补偿器的工作原理可知其控制系统属于闭环控制系统,该系统的性能会关系到压差补偿器的调压性能。对于本文已确定好的系统方案而言,阀的结构参数及各元件的选型在设计之初都已确定,那么系统性能的提高就主要依赖 PID 控制算法及参数的后续调整,这对于压差补偿器能否有效调节节流阀两端的压差具有重要意义。 模拟 PID 一般由三个部分组成,即比例控制(P)、积分控制(I)及微分控制(D),PID 控制器根据设定值 r(t)与实际的输出值 y(t)之间的偏差 e(t)作为输入量,接着将偏差分别按照比例、积分及微分计算,然后进行线性组合构成系统的控制量,进而对被控对象即压差补偿器进行控制。在 PID 控制器中,比例控制最简单,它按照给定比例系数将控制系统的偏差信号放大并快速输出,接着控制器产生反馈以减小偏差信号;积分控制主要是用来除去系统的稳态误差,积分时间常数越大,积分作用越弱,且随着时间的增加,积分作用越来越明显,使控制器的输出增大从而减小偏差;微分控制主要是为了加快控制进程,减少调节时间。 由于处理器只能处理离散形式的数据,需要对模拟信号进行采样,控制器只可以根据采样时刻的偏差值来计算控制量的值,所以模拟 PID 控制数学模型需要进行一定的处理并得到数字式的数学模型。本文采用的就是数字 PID 控制器,数字 PID 控制器可以分为增量式以及位置式两种形式,当选用的采样周期很小时,进行一定的变形可以得到位置式 PID 控制器的数学模型。可以看出,位置式 PID 控制器输出的控制量 u(k)都与上次的输出量 u(k-1)相关,这样一来无形中增加了计算量,而且该算法对处理器的性能要求较增量式的更高。当输出的控制量由于电路故障等因素变化较大时,会使被控对象的输入变化很大,这样很容易在工业生产中造成一些安全事故。为了避免出现上述情况,采用效率更高、性能更为优良的增量式 PID 控制器。在确定好 Kp、Ki 及 Kd 这三个控制参数后,相比于位置式算法每次计算输出控制量时都需要累加前面的偏差,增量式算法不需要将前面的偏差加起来,只需要根据相邻三次测量的偏差值得出增量值即可。它在处理器故障时对执行器的影响小,可节约计算时间,控制效果更好,适用于以电动阀或步进电机为执行器的控制场合。 从前面所述我们已经知道数字 PID 控制器的参数包括采样周期 T 及 Kp、Ki、Kd 这三个系数,采样周期的选取并不是越小越好,采样周期取值过小不仅会增加计算机计算量,还会造成偏差信号在一个周期内前后两次的采样值相差不大,这样控制器输出的控制量也会相差不大,对被控对象不能有效地进行控制。



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        本文属于用于控制气动阀的情况,采用周期过小会造成阀芯来不及反应,就会达不到控制要求。 确定 Kp、Ki 及 Kd 的值以满足系统控制要求,对于数字 PID 控制来说是一项重要工作,合适的控制参数选择将提高控制性能。下面简要介绍一些常用的 PID 控制参数整定方法: 


       (1)  试凑法 试凑法首先借助仿真得出系统的响应曲线,然后反复改变各个参数的取值,进行试验以获得所需要的响应曲线。在操作时根据前面所述的各个参数对系统动态响应性能的影响,按照比例、积分、微分的顺序确定各个参数,具体步骤如下:   ①  首先将 Kp 从小往大增加,观察系统的动态响应,直至得到响应时间短、超调量满足要求的曲线为止。若此时系统的稳态误差在可接受范围内,那么系统只使用比例控制就行。 ②  若只依靠比例控制不能满足要求,就需要加入积分控制,先设定一个比较大的积分时间常数,并将前面得到的比例系数取小一些,接着慢慢减小积分时间常数,并根据曲线调整直到稳态误差可以接受。 ③  如果前面两步不能达到控制要求,那么需要加入微分控制,整定参数时先给定一个较小的微分时间常数,之后对其逐渐加大,同时要调整比例系数与积分时间常数,直至获得满意的动态响应曲线。 


      (2)  稳定边界法 该方法属于经验法,又称临界曲线法,需要反复试验。首先只采用比例控制,选取较大的比例系数,这会使系统出现增幅振荡,接着慢慢减小比例系数直至出现临界振荡为止,再按照确定其它参数。 

 
      (3)  归一参数整定法:该方法只需要整定一个参数即可,已知增量式 PID 控制器的数学模型,该方法将整定三个参数的问题转化为整定一个参数 Kp 的问题,之后只需改变 Kp,观察控制效果直到结果满意为止。



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