温控系统中改进的PID算法_何顶新

电气传动 2007年 第37卷 第8期温控系统中改进的PID算法

温控系统中改进的PID算法

何顶新 王维 徐金榜 张克朗

华中科技大学

摘要:对传统的PID控制算法进行了深入的分析,并结合实际工程项目,对原PID算法进行了改进,改进算法基于实际控制对象,先后用到了 变速积分 , 抗积分饱和 , 活用微分项 , 给定值平移 等方法。其中 活用微分项 , 给定值平移 等方法是笔者自己提出来的。经过实验验证,相比传统PID算法,上述改进方法的综合利用取得了显著效果。

关键词:改进PID控制 变速积分 抗积分饱和 活用微分项 给定值平移

EnhancedPIDAlgorithmUsedinTemperatureControlSystemHeDingxin WangWei XuJinbang ZhangKelang

Abstract:Anin-depthanalysistotheconventionalPIDcontrolalgorithmwasrealized,andsomemodifica-tionstooriginalPIDalgorithmbycombiningtothepracticalengineeringprojectwasmade.Theenhancedalgo-rithmisbasedontherealcontrolobject,whichincludes"shiftintegration","ant-iintegrationsaturation","ac-tivedifferentiationitem","set-pointvalueshift"andsoon.Thereinto,"activedifferentiationitem"and"givenvalueshift"methodsareproposedbytheauthor.Theexperimentprovessthatthisimprovedalgorithm,con-trasttotheconventionalones,makesremarkableeffectsonthecomprehensiveutilization.

Keywords:enhancedPIDcontrolalgorithm shiftintegration ant-iintegrationsaturation activediffer-entiationitem givenvalueshift

1 引言

PID是生产过程中最普遍采用的控制方法,在冶金、机械、化工等行业中得到广泛应用。由于控制理论本身面临着一些问题和困难,需要不断

改进和提高。尽管大量新的控制算法不断涌现,但常规的PID及改进的PID控制算法仍广泛应用于工业控制领域。

任何算法研究,最终目的是能应用于生产。笔者曾设计一个化学反应釜温度控制系统,从上位机传递参数到PLC控制器中,由PLC控制化学反应釜的温度。要求反应釜内温度能跟踪设定的工艺曲线。我们依然采用的是PID控制算法,根据工业现场的实际情况,发现传统的PID算法不能满足要求,因此对算法的优点和缺点进行了研究,通过反复实验验证,对PID算法进行了改进,效果显著。

本文将结合实际工程项目,在论述数字PID的基本原理的基础上,重点讨论几种实用的改进数字PID算法。

2 传统PID算法的分析

2.1 PID控制算法简介

PID控制技术是基于反馈的控制方法。反馈理论的要素包括3个部分:测量、比较和执行。将测量值与期望值相比较,并用这个误差来调节控制器,进而实现对系统控制。PID控制算法结构框架如图1

所示。

图1 PID控制算法结构框图

总体而言,PID控制分为比例部分、积分部分、微分部分。