智能控制在温度调节仪中的应用
(2) 在AS和S’A’段, E处于中等大小,为了减小系统的超调,同时保证系统的响应速度,
应取得小些,
的取值要适当。在这种情况下,
的取值对系统响应的影响较大,一般根据
的取值经验:
较大时,
可取稍小;
较小时,
可取稍大。实际中也可直接采用PD控制。(3) 在ST和TS’段,E较小,为使系统具有较好的稳态性能,提高系统的抗干扰性,避免系统振荡,
与
均应取得大些。同时为避免系统在设定值附近出现振荡,
值的选择很关键,可根据
来决定,即:当
较大时,
可取稍小,
较小时,
可取稍大。3 仿真结果
图中蓝色曲线表示设定值,红色曲线表示测量值,绿色曲线表示加热比例。
3.1 智能PID控制
智能PID控制中,针对不同的偏差做出不同的控制策略。按照第二节中提出的研究思路和技术方法,对偏差量进行趋势判断,通过判断调整PID控制参数[5]。
(1) 偏差较大时,可采取纯比例或比例积分控制。一般的,曲线浮动大说明误差大,此时比例度减小,P参数增大,曲线不能稳定,超调量大。说明要减小比例度。
(2) 偏差减小且要改善系统的动态性能时,可采取比例积分控制;当曲线振荡频率较快时,则可进一步加入微分作用。
(3) 最后,经过不断调节,得到满意的控制曲线,如图3所示;此时P、I、D参数分别为:3、800、3温度设定值:80度;
3.2 分段PID控制
分段PID控制原理和智能PID控制有相似的地方,两者都是以偏差的趋势变化为调节对象[6]。本设计中分段PID设定两个偏差界限,在控制中,当偏差在不同的范围内变化时采取不同的PID参数控制。偏差较大时,采用纯比例控制;而减小到一定范围内时,采用P控制或PI控制;要得到最好的控制效果,可加上微分作用,采用PID控制,得出比较满意的控制曲线。如图4所示:此时P、I、D参数分别为:3、800、3温度设定值:80度;K0=1;K1=1.2;K2=1.5
4 结束语
本文介绍一种温度控制方法,该控制方法分别采用智能PID和分段PID控制算法,分析仿真曲线可以得到:温度偏差在本文所设计的PID控制器作用下可以得以消除。虽然在某些动态性能上还有所欠缺,但控制器总体良好的控制效果还是比较明显的。
参考文献:
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[2] 王先春,蔡剑华,胡惟文.PID算法及参数自整定在温控系统中的实现[J].自动化仪表,2007,2:19-21.
[3] 胡晚霞.专家式PID自整定控制器的设计和实现[J].自动化仪表,1997,17(3):21-25.
[4] 郭兵,李太福.复杂系统的智能控制策略剖析[J].可编程控制器与工厂自动化,2006,2:94-99.
[5] 李国勇.智能控制及其MATLAB实现[M].北京:电子工业出版社,2005.
[6] 周兵,马英庆,王文华.智能温湿度调节仪[J].仪表技术与传感器,2002,(11):55-56.
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