1、淺談如何從空調溫度控制看PID的實現摘要:以空調溫度控制中的PID調節為例，講述PID參數的計算和處理方法，尤其是詳細應用中數值量化處理的根本方法，并提出PID參數的整定策略。關鍵詞:溫度；PID參數；整定引言從事自動控制專業的技術人員，都學習了PID的原理，如何將其應用到詳細的控制工程中去，就要靠實際操作的經歷了。關鍵是計算結果需要進展處理和換算，實際操作時需要進展反復調試。本文以宜昌金三峽印務空調自控工程中溫度控制部分為例，講述PID的詳細實現。1PID的相關知識1.1根本術語1直接算法和增量算法：直接算法是運用標準的直接計算法公式算出結果，得到的是當前需要的控制量。增量算法是標準算法的相

2、鄰兩次運算之差，得到的結果是增量，即在上一次控制量的根底上需要增加負值意味著減少的控制量，對于空調溫度的控制就是需要增加(或減少)的加熱比例。兩種算法的根本控制方法、原理是完全一樣的。2根本偏向e(t)：表示當前測量值與設定目的之差，設定目的是被減數，結果可以是正或負，正數表示還沒有到達，負數表示已經超過了設定值。這是面比照例項P用的變動數據。3累計偏向e(t)：e(t)=e(t)+e(t-1)+e(t-2)+e(1)，為每次測量值偏向總和，這是代數和，運算時應考慮它的正負符號，這是面對積分項I用的變動數據。4根本偏向的相對偏向e(t)-e(t-1)：用于考察當前控制對象的變化趨勢，作為快速反

3、響的重要根據，這是面對微分項D用的變動數據。5三個根本參數P、I、D：這是做好一個控制器的關鍵常數，分別稱為比例常數、積分常數和微分常數，不同的控制對象需要選擇不同的數值，還需經過現場調試才能獲得較好的效果。6PID算法：PID控制器調節輸出，保證偏向e為零，使系統到達穩定狀態，偏向e是給定值SP和過程變量PV的差。PID控制的原理基于下面的算式，輸出是比例項、積分項和微分項的函數1。1其中，(t)：PID回路的輸出，是時間的函數；K：PID回路的增益；e：PID回路的偏向；inital：PID回路的輸出的初始值。7標準的直接計算法公式：上一次的計算值：兩式相減得到增量法計算公式：公式2其中項

4、的表示應該是對e(t)從1到t全部總和。1.2三個根本參數P、I、D在實際控制中的作用：1比例調節作用：系統一旦出現了偏向，比例調節立即按比例產生作用減少偏向。增大比例系數一般將加快系統的響應，有利于減小靜差。但過大的比例系數會使系統有較大的超調量，并產生振蕩，使穩定性下降。2積分調節作用：能使系統消除穩態誤差，進步無差度。系統有誤差，積分調節就工作，直至無差，積分調節停頓，輸出為常數。積分作用的強弱取決于積分時間常數Ti，Ti越小，積分作用就越強，有利于減小超調，減小振蕩，使系統更加穩定，但系統靜差的消除將隨之減慢。積分作用常與另兩種調節規律結合，組成PI調節器或PID調節器。3微分調節作用

5、：微分作用反映系統偏向信號的變化率，具有預見性，能預見偏向變化的趨勢，因此能產生超前的控制作用，在偏向還沒有形成之前，已被微分調節作用消除。因此，可以改善系統的動態性能。在微分時間選擇恰當的情況下，可以減少超調，縮短調節時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的微分調節，對系統抗干擾不利。此外，微分反響的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節規律相結合，組成PD或PID調節器2。1.3詳細應用中數值量化處理的根本方法：上面只是控制算法的數學計算，比較抽象，在詳細的控制工程中怎樣對應呢？也就是詳細的量化問題。下面以宜昌金三峽印務空調溫度控制中

6、加溫部分為例說明。對于加溫的溫度控制可以采用調節電磁閥門開度或在一定時間循環周期內的供電時間比例來實現，一般前者比較簡單，也是常用的方法。以調節電磁閥門開度為例：設定一個標準的加溫周期，例如2分鐘，調節輸出，使電磁閥門開度恒定，在整個周期內都加溫。根據計算結果讓電磁閥門開度在0-100%內變化，比方計算所得在這個周期內電磁閥門開度應該翻開到50%，兩分鐘以后再測量控制對象溫度，通過計算閥門開度應該翻開到49%，依此類推，閥門開度隨周期變化而更改，不斷地修正輸出量，以到達對溫度的有效控制。為了便于處理，在控制程序內部一般不用時分秒來計算，通常用一個定時器作為系統的時鐘。相對于計算來說，控制周期比

7、較大，可以對2分鐘進展細分，例如對每分鐘進展100等分，兩分鐘就是200等分，用于溫度控制，這樣的輸出比例變化已經足夠細了，共有200個輸出等級。取200等分的另一個好處是，對應于PL剛好可以在一個字節內進展運算，程序簡單，運算速度快。對于不同的加熱對象，例如熱慣性較大的加熱對象，可能2分鐘周期太短了，可以通過修改根本定時常數的方法來實現，而保持200等分不變。PID的三個根本參數Kp、Ki、Kd，一般由試驗確定，先根據工作對象初步設定，然后在實際運行過程中進展調整。為了到達比較好的控制效果，這三個參數一般不采用整數，但為了減少PL的運算量，通常采用2的整數倍放大的方法確定這些參數，在運算結果

8、中再除以2的整數倍，因為PL運算中可以用移位來完成，速度比較快，常用的是8倍或16倍放大，注意這三個參數必須采用一樣的放大比例。編程的過程中從頭到尾要清楚參數是經放大了的，不要忘記復原運算結果。怎樣獲得加溫數據呢？為了說明這個問題，先只考慮最簡單的比例控制算法，假定控制范圍是2000，那么設定溫度與實際測度的差的最大值就是2000，用它去輸出，這時的參數Kp=1。為了進步加熱速度，可縮小受控的區域，例如只控制50度范圍，假設目的溫度設定為2300，控制的范圍就在180-2300范圍內，這時的差值不夠2000，把計算結果乘以4就得到0-2000的數據了。假定當前實測溫度為2220，測230-222=8再乘以4算得32，以此作為輸出比例數據。Kp可以根本保持不變，確立了起始控制點到目的值之間的控制范圍，再參加微分和積分項，這里微分和積分項只是作為附加部分，根本不影響控制范圍。當溫度突然下降一度時，我們希望補上多少比例進展下一輪的加熱呢？這是微分系數；經過這么久的控制，目的溫度還是低了一點，我們希望用多少的比例去彌補這個長期欠溫呢？這就是積分常數。不同的操作者會確定不同的參數。總之，比例常數決定到達目的點以前真