基于PLCnext的PID參數(shù)自整定解決方案
大家好，今天我們給大家?guī)?lái)的是基于PLCnext的PID控制，所謂PID控制，即比例積分微分控制，別一看有微積分就嚇的不行，認(rèn)為比較難，其實(shí)不是的。下面我就用大白話給大家說(shuō)一下吧，在實(shí)際工業(yè)過(guò)程控制中，幾乎所有模擬量的控制都涉及到PID控制。PID算法是當(dāng)之無(wú)愧的萬(wàn)能算法，因?yàn)镻ID控制具有算法簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高等特點(diǎn)。
PID控制一般常用于溫度、速度等模擬量的控制，PID的控制過(guò)程是怎樣的呢？且看我給大家娓娓道來(lái)，被控的實(shí)際模擬量與期望的設(shè)定值之間形成偏差，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后得到控制量，驅(qū)動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度、電機(jī)轉(zhuǎn)速（水泵）、熱量等，得到我們期望的響應(yīng)過(guò)程，最終消除偏差。PID控制框圖如下：
PID運(yùn)算各校正環(huán)節(jié)的作用如下：
1）比例環(huán)節(jié)：調(diào)整系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前誤差的能力，即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小誤差。當(dāng)偏差e(t)=0時(shí)，控制作用也為0。
2)積分環(huán)節(jié)：積分是調(diào)節(jié)誤差的。對(duì)偏差進(jìn)行記憶，用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度，積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。
3) 微分環(huán)節(jié)：微分就是調(diào)節(jié)變化的快慢。反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。
最重要的問(wèn)題來(lái)了，PID參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整直接影響了PID控制回路的品質(zhì)，其設(shè)置和調(diào)整過(guò)程比較耗時(shí)并且很難得到較好的效果，它一般由工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師來(lái)完成；再加上每個(gè)系統(tǒng)的控制環(huán)境又各不相同，很多系統(tǒng)呈現(xiàn)滯后性和非線性，PID參數(shù)具有自整定功能的需求越來(lái)越迫切。怎么才能完美的調(diào)節(jié)好PID參數(shù)呢？別急??！
接下來(lái)，我們先談一下PID參數(shù)自整定的過(guò)程：在系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的情況下在輸出控制側(cè)施加一個(gè)階躍變化，這個(gè)階躍變化一般為輸出控制量的20%，然后觀察系統(tǒng)的響應(yīng)過(guò)程，通過(guò)分析系統(tǒng)的響應(yīng)過(guò)程計(jì)算出相應(yīng)的PID參數(shù)，如下圖：
重點(diǎn)來(lái)了，敲黑板，duang！duang！duang！基于菲尼克斯PLCnext的PID參數(shù)自整定解決方案正好契合PID參數(shù)自整定需求。接下來(lái)我們就拿個(gè)實(shí)例來(lái)給大家展示一下，首先，菲尼克斯PLCnext控制器支持Matlab Simulink溫度控制模型的導(dǎo)入，如下圖所示:
其次，使用上面的模型后，我們對(duì)菲尼克斯PLCnext控制器PID參數(shù)自整定功能進(jìn)行仿真，自整定過(guò)程如下：
最后，PID參數(shù)自整定后控制效果圖如下：
我們從PID控制效果圖可以看到，整定后的PID回路在滿足快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的同時(shí)，不僅沒(méi)有超調(diào)量，而且也沒(méi)出現(xiàn)振蕩，系統(tǒng)快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且持續(xù)保持穩(wěn)定。好了，這么完美的PID解決方案大家趕緊用起來(lái)吧*_*?。?！
