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西门子PLC模块

西门子PLC模块

产品时间:2022-06-23

访问量:105

厂商性质:经销商

生产地址:德国

简要描述:
6ES7314-6BG03-0AB0,PID调节是目前应用泛调节控制规律,P比例、I积分、D微分控制,简称PID控制。比例控制是一种简单的控制方式。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

西门子PLC模块6ES7314-6BG03-0AB0

要用好PID调节,搞清楚PID的计算公式和PID参数的意义是很有必要的。下面是PID的公式:

    式中误差信号e(t)=SP(t)–PV(t),M(t)是PID控制器的输出值,Kc是控制器的增益(比例系数),Ti和Td分别是积分时间和微分时间,Minitial是M(t)的初始值,实际上是积分的初始值。

    PID公式的前3项分别与误差、误差的积分和误差的导数成正比。

    微分、积分是高等数学的概念,建议没有学过高等数学的网友至少要搞清楚微分和积分的几何意义,这对深入理解PID参数的意义有很大的帮助。

    积分对应于下图中误差曲线e(t)与坐标轴包围的面积(图中的灰色部分)。PID程序是周期性执行的,执行PID程序的时间间隔为Ts(即PID控制的采样周期)。我们只能使用连续的误差曲线上间隔时间为Ts的一些离散的点的值来计算积分,因此不可能计算出准确的积分值,只能对积分作近似计算。

    一般用下图中的矩形面积之和来近似精确积分。当Ts较小时,积分的误差不大。

    在误差曲线e(t)上作一条切线(见下图),该切线与x轴正方向的夹角α的正切值tgα即为该点处误差的一阶导数de(t)/dt。PID控制器输出表达式中的导数用下式来近似:

    de(t)/dt≈Δe(t)/Δt=[e(n)-e(n-1)]/Ts,式中e(n)是第n次采样时的误差值,e(n-1)是第n-1次采样时的误差值。

    PID调节是目前应用泛调节控制规律,P比例、I积分、D微分控制,简称PID控制。

    比例控制是一种简单的控制方式。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

    积分调节可以使系统消除稳态误差。系统如果在进入稳态后存在稳态误差,就必须引入“积分项”。比例+积分(PI)控制可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

    微分作用能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。。对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制能改善系统在调节过程中的动态特性。

    这是摘录的一个PID参数调整的口诀,以供大家学习参考:

    参数整定找,从小到大顺序查

    先是比例后积分,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。

    这个顺口溜流传甚广,我觉得可操作性很低(也可能是我的悟性不够),我有很多疑问:

    “从小到大顺序查“,查什么?

    一定要”先是比例后积分“吗?直接用PI不好吗?

    “曲线振荡很频繁”,是指振荡频率高还是振荡次数多?

    什么是”比例度盘“?

    ”曲线漂浮绕大湾“什么意思?是指超调量大吗?还是上升缓慢?

    ”曲线波动周期长“的周期是震荡周期吗?还是过度过程时间长?

    振荡频率和微分关系大吗?微分的主要作用是什么?

    “理想曲线两个波”,一个波是180度还是360度?两个波是理想曲线,下图的PV曲线理不理想?

    我用过S7-200和S7-200SMART的PID调节控制面板和PID参数自整定功能,被控制对象采用我编写的子程序来模拟。被控对象的参数如下:增益为3.0,两个惯性环节的时间常数为5s和2s。

    下面是自整定之前的曲线,超调量太大:

    下面是整定过程的曲线:

    下面是整定得到的参数的曲线:

    下面是另一组整定前的参数的曲线,过程变量PV曲线上升太慢:

    虽然整定前两组PID参数相差很远,两次整定后得到PID参数差不多,使用整定得到的PID参数的曲线形状也差不多。

    我觉得西门子的PID参数自整定是很好用的。

    要用好PID调节,搞清楚PID的计算公式和PID参数的意义是很有必要的。下面是PID的公式:

    式中误差信号e(t)=SP(t)–PV(t),M(t)是PID控制器的输出值,Kc是控制器的增益(比例系数),Ti和Td分别是积分时间和微分时间,Minitial是M(t)的初始值,实际上是积分的初始值。

    PID公式的前3项分别与误差、误差的积分和误差的导数成正比。

    微分、积分是高等数学的概念,建议没有学过高等数学的网友至少要搞清楚微分和积分的几何意义,这对深入理解PID参数的意义有很大的帮助。

    积分对应于下图中误差曲线e(t)与坐标轴包围的面积(图中的灰色部分)。PID程序是周期性执行的,执行PID程序的时间间隔为Ts(即PID控制的采样周期)。我们只能使用连续的误差曲线上间隔时间为Ts的一些离散的点的值来计算积分,因此不可能计算出准确的积分值,只能对积分作近似计算。

    一般用下图中的矩形面积之和来近似精确积分。当Ts较小时,积分的误差不大。

    在误差曲线e(t)上作一条切线(见下图),该切线与x轴正方向的夹角α的正切值tgα即为该点处误差的一阶导数de(t)/dt。PID控制器输出表达式中的导数用下式来近似:

    de(t)/dt≈Δe(t)/Δt=[e(n)-e(n-1)]/Ts,式中e(n)是第n次采样时的误差值,e(n-1)是第n-1次采样时的误差值。

    1.模糊控制的关键点在于总结大量的实践数据,然后做成黑匣子,看似神秘,实际都是经验参数!

    2.模糊控制得到的数据是基于控制设备性能不变的情况下,是较为准确的。一旦使用时间长了,性能有所下降,这些经验参数往往就会有很大的偏颇了。

    3.即使是同样型号的不同设备,其所处于的工艺环境,工艺流程,工艺特性的不同,其性能也会有差别,因此不能做到模糊控制中同一数据的重复性使用。

    4.模糊控制的理念是很好的,起码是超前控制,但就目前而言,其实用性,动态性还是不如传统的PID。

    5.传统PID是滞后控制,在目前的大多数工艺环境下,还是可以满足控制的需求的。

    6.基于传统PID的特点,也延展了不同的控制方式,如串级调节,三冲量调节,分程调节,步进式等等。

    7.个人觉得:随着电子,网络,计算机的飞速发展,传统PID的滞后也会改善的更好,其动态调节特性是模糊控制所不能比拟的。

    搞清楚PID参数的物理意义,和PID参数与闭环系统性能指标的关系,对于指导我们调节PID至关重要。

    PID的控制原理可以用人对炉温的手动控制来理解。首先看看比例部分的作用。

    搞清楚PID参数的物理意义,和PID参数与闭环系统性能指标的关系,对于指导我们调节PID至关重要。首先看看比例部分的作用。

    PID的控制原理可以用人对炉温的手动控制来理解。操作人员用眼睛读取数字仪表检测到的炉温的测量值,并与炉温的设定值比较,得到温度的误差值。用手操作电位器,调节加热的电流,使炉温保持在设定值附近。

    操作人员知道使炉温稳定在设定值时电位器的位置(我们将它称为位置L),并根据当时的温度误差值调整电位器的转角。炉温小于设定值时,在位置L的基础上顺时针增大电位器的转角,以增大加热的电流;炉温大于设定值时,在位置L的基础上反时针减小电位器的转角,以减小加热的电流。令调节后的电位器转角与位置L的差值与误差成正比,误差值越大,调节的角度越大。上述控制策略就是比例控制。

    闭环中存在着各种各样的延迟作用。调节电位器转角后,到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的延迟。由于延迟因素的存在,调节电位器转角后不能马上看到调节的效果,因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。

    如果增益太小,调节的力度不够,使温度的变化缓慢,调节时间过长。如果增益过大,调节力度太强,造成调节过头,可能使温度忽高忽低,来回震荡。

    如果闭环系统没有积分作用,单纯的比例控制有稳态误差,稳态误差与增益成反比。增益越大,稳态误差越小,但是会使超调量增大,振荡次数增加,甚至会使闭环系统不稳定。因此单纯的比例控制很难兼顾动态性能和静态性能。

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