自动控制系统PID调节及控制知识

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1、变频器 PID 调节口诀PID 的参数设置可以参照一下来进行: 参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低 4 比 1 一看二调多分析，调节质量不会低自动控制系统 PID 调节及控制知识（什么是 PID 控制）1. PID 调试步骤 没有一种控制算法比 PID 调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自 PID。甚至可以这样说：PID 调节器是

2、其它控制调节算法的吗。为什么 PID 应用如此广泛、又长久不衰？ 因为 PID 解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。调节 PID 的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在 PID 调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。 由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID 的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试 PID 参数的一般步骤： 1负反馈 自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，

3、确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID 算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。 2PID 调试一般原则 a.在输出不振荡时，增大比例增益 P。 b.在输出不振荡时，减小积分时间常数 Ti。 c.在输出不振荡时，增大微分时间常数 Td。 3一般步骤 a.确定比例增益 P 确定比例增益 P 时，首先去掉 PID 的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见 PID 的参数设定说明），使 PID 为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的 60%70%，由 0 逐渐加大比例增益 P，直至系统出现振

4、荡；再反过来，从此时的比例增益 P 逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益 P，设定 PID 的比例增益 P 为当前值的 60%70%。比例增益 P 调试完成。 b.确定积分时间常数 Ti 比例增益 P 确定后，设定一个较大的积分时间常数 Ti 的初值，然后逐渐减小 Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大 Ti，直至系统振荡消失。记录此时的 Ti，设定 PID 的积分时间常数 Ti 为当前值的 150%180%。积分时间常数 Ti 调试完成。 c.确定积分时间常数 Td 积分时间常数 Td 一般不用设定，为 0 即可。若要设定，与确定 P 和 Ti 的方法相同，取不振荡时的 3

5、0%。 d.系统空载、带载联调，再对 PID 参数进行微调，直至满足要求。 2.PID 控制简介 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器传感器变送器执行机构输入输出接口。控制器的输出经过输出接口执行机构加到被控系统上控制系统的被控量经过传感器变送器通过输入接口送到控制器。不同的控制系统其传感器变送器执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。

6、目前，PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的 PID 控制器产品，各大公司均开发了具有 PID 参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator)，其中 PID 控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用 PID 控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现 PID 控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现 PID 控制的 PC 系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现 PID 控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与 ControlNet 相连

7、，如Rockwell 的 PLC-5 等。还有可以实现 PID 控制功能的控制器，如 Rockwell 的Logix 产品系列，它可以直接与 ControlNet 相连，利用网络来实现其远程控制功能。PID 三个参数的作PID 参数的整定就是合理的选择 PID 三参数。从系统的稳定性、响应速度，超调量和稳态精度等各方面考虑问题，三参数的作用如下1、比例参数 KP 的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。随着 KP的增大系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但是系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。KP 取值过小，调节精度降低，响应速度变慢，调节时间加长，使系统的动静

8、态性能变坏。2、积分作用参数 Ti 的一个最主要作用是消除系统的稳态误差。Ti 越大系统的稳态误差消除的越快，但 Ti 也不能过大，否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。若 Ti 过小，系统的稳态误差将难以消除，影响系统的调节精度。另外在控制系统的前向通道中只要有积分环节总能做到稳态无静差。从相位的角度来看一个积分环节就有 90 的相位延迟，也许会破坏系统的稳定性。3、微分作用参数 Td 的作用是改善系统的动态性能，其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。但 Ti 不能过大，否则会使响应过程提前制动，延长调节时间，并且会降低系统的抗干扰性能。总之 PID 参

9、数的整定必须考虑在不同时刻三个参数的作用以及相互之间的互联关系。专题|PLC 编程技术 - 工厂自动化系统系列专题之 PLC 编程技术导读:PLC 是工厂里目前使用最多的自动化控制设备,也是网友关注最多的自动化产品之一。PLC 的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON 公司的产品也有它自己的语言。下面就使用了西门子和三菱两种不同的编程语言来讨论怎样进行 PLC 编程。PLC 编程基本指令系统简介PLC 的编

10、程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON 公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的 PLC，其编程语言都具有以下特点：1.图形式指令结构：程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公

11、司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎2.明确的变量常数：图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K400，T120 等。PLC 中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。3.简化的程序结构：PLC 的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概。4.简化应用软件生成过程：使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译

12、和连接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。5.强化调试手段：无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而 PLC 的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用 PLC 和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。总之，PLC 的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。 更多内容及讨论 相关文章：可编程控制器控制系统设计方法、 专题|可编程控制器(PLC)、 专题|国产PLC 的出路在那里PLC 中

13、的四则及逻辑运算四则及逻辑运算指令是基本运算指令。可完成四则运算或逻辑运算，可通过运算实现数据的传送、变位及其他控制功能。可编程控制器中两种四则运算，即整数四则运算和实数四则运算。前者指令较简单，参加运算的数据只能是整数。非整数参加运算需先取整，除法运算的结果分为商和余数。整数四则运算进行较高准确度要求的计算时，需将小数点前后的数值分别计算再将数据组合起来，除法运算时要对余数再做多次运算才能形成最后的商。这就使程序的设计非常繁琐。而实数运算是浮点运算，是一种高准确度的运算。 FX2 系列可编程控制器仅有整数运算指令。FX2n 系列可编程控制器具有实数运算指令。ADD 加法指令是将指定的源元件中

14、的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中去。SUB 减法指令是将指定的源元件中的二进制数相减，结果送到指定的目标元件中去。MUL 乘法指令是将指定的源元件中的二进制数相乘，结果送到指定的目标元件中去。DIV 除法指令是将指定的源元件中的二进制数相除，S1为被除数，S2为除数，商送到指定的目标元件D中去，余数送到D的下一个目标元件。用功能指令实现以下算式的运算： 38X/255+2 的梯形图如图所示。 PLC 编程实例全自动洗衣机 PLC 控制控制要求：（1） 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水（2）2 秒后开始洗涤（3）洗涤时，正转 30 秒，停2 秒，然后反转 3

15、0 秒，停 2 秒（4） 如此循环 5 次，总共320 秒后开始排水，排空后脱水 30 秒（5） 开始清洗，重复（1）（4），清洗两遍（6） 清洗完成，报警 3 秒并自动停机（7） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）输入点： 输出点：启动 10001 低水位检测 10009 启动洗衣机 00001停止 10002 手动排水 10010 进水阀 00002高水位 10003 手动脱水 10011 正转及脱水 00003中水位 10004 反转 00004低水位 10005 排水 00005排空检测 10006 报警 00006高水位检测 10007中水位检测 10008相关

16、讨论与参考程序PLC 编程实例PLC 控制 4 层电梯的自动运行实例_具体分析控制要求： （1）开始时，电梯处于任意一层。（2）当有外呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时 3 秒后自动关门）（3）当有内呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时 3 秒后自动关门）（4）在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在次过程中可以响应二层向上的外呼梯信号，但不响应二层向下的外呼梯信号。当到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。否则，电梯将继续运行至四楼，然后乡下运行响应三层向下外呼梯信号。（5）电梯具有最远反向外呼梯功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下呼梯，三层