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PLC的PID運(yùn)算及運(yùn)動(dòng)控制探討

作者: 時(shí)間:2012-03-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
會(huì)根據(jù)被控對(duì)象的不同或者P值的大小而在某個(gè)位置進(jìn)行振蕩。這對(duì)于大多數(shù)的控制對(duì)旬來說是不允許的。

  比例積分控制(PI):

  積分的存在是針對(duì)比例控制要不就是有差值要不就是振蕩的這種特點(diǎn)提出的改進(jìn),它常與比例一塊進(jìn)行控制,也就是PI控制。

  其公式有很多種,但大多差別不大,標(biāo)準(zhǔn)公式如下:

  u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) +u0

  u(t)——輸出

  Kp——比例放大系數(shù)

  Ki——積分放大系數(shù)

  e(t)——誤差

  u0——控制量基準(zhǔn)值(基礎(chǔ)偏差)

  大家可以看到積分項(xiàng)是一個(gè)歷史誤差的累積值,如果光用比例控制時(shí),我們知道要不就是達(dá)不到設(shè)定值要不就是振蕩,在使用了積分項(xiàng)后就可以解決達(dá)不到設(shè)定值的靜態(tài)誤差問題,比方說一個(gè)控制中使用了PI控制后,如果存在靜態(tài)誤差,輸出始終達(dá)不到設(shè)定值,這時(shí)積分項(xiàng)的誤差累積值會(huì)越來越大,這個(gè)累積值乘上Ki后會(huì)在輸出的比重中越占越多,使輸出u(t)越來越大,最終達(dá)到消除靜態(tài)誤差的目的。

  PI兩個(gè)結(jié)合使用的情況下,我們的調(diào)整方式如下:

  1、先將I值設(shè)為0,將P值放至比較大,當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定振蕩時(shí),我們?cè)贉p小P值直到P值不振蕩或者振蕩很小為止(術(shù)語叫臨界振蕩狀態(tài)),在有些情況下,我們還可以在些P值的基礎(chǔ)上再加大一點(diǎn)。

  2、加大I值,直到輸出達(dá)到設(shè)定值為止。

  3、等系統(tǒng)冷卻后,再重上電,看看系統(tǒng)的超調(diào)是否過大,加熱速度是否太慢。

  通過上面的這個(gè)調(diào)試過程,我們可以看到P值主要可以用來調(diào)整系統(tǒng)的響應(yīng)速度,但太大會(huì)增大超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間;而I值主要用來減小靜態(tài)誤差。

  標(biāo)準(zhǔn)的公式在溫控等響應(yīng)較慢的系統(tǒng)中會(huì)存在積分項(xiàng)導(dǎo)致過沖的情況,這是因?yàn)樵陂_始加熱后,盡管這時(shí)輸出已調(diào)整最大(比方說固態(tài)繼電器的PWM輸出已是100%開了)但這時(shí)的溫度仍然只能緩慢上升,這時(shí)的積分項(xiàng)會(huì)增加得很快,當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值后,這時(shí)盡管比例項(xiàng)已輸出為0,但是積分項(xiàng)仍然會(huì)因?yàn)槠淅鄯e值很高而有較大的輸出,導(dǎo)致溫度超調(diào)。

  在德維森的V80中,通過改進(jìn)的遇限消弱積分法等措施很好的解決了這個(gè)問題,使積分項(xiàng)在輸出全開時(shí)停止積分,減少了積分對(duì)于這種大時(shí)延系統(tǒng)的影響。

控制:

  因?yàn)镻I系統(tǒng)中的I的存在會(huì)使整個(gè)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到影響,為了解決這個(gè)問題,我們?cè)诳刂浦性黾恿薉微分項(xiàng),微分項(xiàng)主要用來解決系統(tǒng)的響應(yīng)速度問題,其完整的公式如下:

  u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) + Kd[e(t) – e(t-1)]+u0

  在模擬電路中的微分常數(shù)是與特征頻率相關(guān)系的,而在數(shù)字離散中的微分項(xiàng)實(shí)際上是有一些問題的,因?yàn)槠渲挥?jì)算了兩次誤差的差值,而實(shí)際的模擬PID或者用戶需要的理想微分公式應(yīng)該是要對(duì)其進(jìn)行展寬的,只有展寬的D值才能真正的起到很好的效果。微分項(xiàng)在控制系統(tǒng)中起到減少超調(diào)降低振蕩的作用,但因?yàn)槲⒎猪?xiàng)本身對(duì)于干擾很敏感,所以在使用微分項(xiàng)時(shí)要慎重。

PLC的PID運(yùn)算及運(yùn)動(dòng)控制探討

  在PID的調(diào)試過程中,我們應(yīng)注意以下步驟:

  1、 關(guān)閉I和D,加大P,使其產(chǎn)生振蕩;

  2、 減小P,找到臨界振蕩點(diǎn);

  3、 加大I,使其達(dá)到目標(biāo)值;

  4、 重新上電看超調(diào)、振蕩和穩(wěn)定時(shí)間是否吻合要求;

  5、 針對(duì)超調(diào)和振蕩的情況適當(dāng)?shù)脑黾右恍┪⒎猪?xiàng);

  6、 注意所有調(diào)試均應(yīng)在最大爭載的情況下調(diào)試,這樣才能保證調(diào)試完的結(jié)果可以在全工作范圍內(nèi)均有效;

  位置PID與增量PID:

  前面我們所說的PID公式均是位置PID,也稱為全量PID,這在溫控、閥門控制、水泵控制中最常用到,另一種PID公式稱之為增量PID其公式如下:

  △u(t) = u(t) – u(t-1)

  這在中最常使用,其輸出是兩次PID結(jié)果的差值,一般的步進(jìn)或者伺服電機(jī)的位置控制可以采用這種方式。

  二十一、

  是近些年的熱門,精密定位、恒速控制、恒力矩控制等在各種裝備中的應(yīng)用越來越廣泛,這對(duì)于控制器的要求也越來越



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