基于西门子工业软件的仿真系统设计-一阶惯性加纯滞后对象 - 百度（精）

式(3-4中Ti 为积分时间常数,它表示积分速度的快慢,Ti 越大,积分速度越慢,积分作用越弱。反之Ti 越小,积分速度越快,积分作用越强。

3.1.5 比例积分微分调节(PID

为了进一步改善调节品质,往往把比例、积分、微分三种作用结合起来,形成比例积分微分(PID 三种作用调节器,其调节的数学表达式为:

(((????????++=?dt t de (dt t e 1t e t u T T K d i p (3-5 PID 调节器的阶跃响应曲线如图 3-4 所示。

由图3-4可以看出,PID 调节器在阶跃信号作用下,首先是比例、微分作用,使其调节作用加强,然后再进行积分,直到最后消除静差为止。因此,PID 调节器无论从静态、还是动态的角度看,调节品质均得到了改善,从而使PID 调节器成为一种应用最广泛的调节器[8]。

o t e(to t u(t K p e(t

图3-4 PID 调节器的阶跃响应曲线 3.1.6 PID 控制器的参数整定

PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID 控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改;二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。

PID 控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID 控制器参数的整定步骤如下:第一,首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;第二,仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;最

后,在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数[9]。 3.2 连续PID控制器FB41 3.2.1 介绍

FB41“CONT_C”(连续控制器的输出为连续变量,用于使用连续的I/O变量在SIMATIC S7控制系统中控制技术过程。可以通过参数(利用参数赋值工具打开或关闭PID控制器,以此来控制系统。其工作原理图如图3-5所示。

图3-5 连续PID控制器FB41的工作原理

可以使用控制器作为单独的PID定点控制器或在多循环控制中作为级联控制器、混合控制器和比例控制器使用。控制器的功能基于带有一个模拟信号的采样控制器的PID 控制算法,如果必要的话,可以通过脉冲发送器(PULSEGEN进行扩展,以产生脉冲宽度调制的输出信号,来控制比例执行机构的二级或三级控制器。

除了设定值和过程值分支中的功能以外,FB还实现了一个完整的PID控制器,该控制器具有连续的可调节变量输出,并且还可以选择手动影响调节值。

这里所使用的PID算法是定位PID算法。比例、积分(INT和微分(DIF动作是并型连接在一起的,可以单独激活或取消激活。这样便能够组态成比例(P、比例积分(PI、比例微分(PD和比例积分微分(PID控制器。还可以组态成纯积分(I和纯微分(D控制器。

3.2.2参数表

表3-1 FB41的输入参数[5] 参数数据类型地址默认值说明 COM_RST BOOL 0.0 FALSE

COMPLETE RESTART(完全重新启动。为1时执行初始化程序 MAN_ON BOOL 0.1 TRUE

MANUAL V ALUE ON,为1时控制循环将被中断,手动值被设置为操作值 PVPER_O

N BOOL 0.2 FALSE

ROCESS V ARIABLE PERIPHERY ON,为1时使用外部设备输入的过 程变量

P_SEL BOOL 0.3 TRUE

PROPORTIONAL ACTION ON,为1时打开比例(P操作 I_SEL BOOL 0.4 TRUE

INTEGRAL ACTION ON,为1时打开积分(I操作 INT_HOLD BOOL 0.5 FALSE

INTEGRAL ACTION HOLD,为1时积分操作保持,积分输出被冻结 I_ITL_ON BOOL 0.6 FALSE

INITIALIZA TION OF THE INTEGRAL