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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

EnhancedPIDAlgorithmUsedinTemperatureControlSystem

HeDingxinWangWeiXuJinbangZhangKelang
Abstract:Anin2depthanalysistotheconventionalPIDcontrolalgorithmwasrealized,andsomemodifica2
tionstooriginalPIDalgorithmbycombiningtothepracticalengineeringprojectwasmade.Theenhancedalgo2
rithmisbasedontherealcontrolobject,whichincludes"shiftintegration","anti2integrationsaturation","ac2
tivedifferentiationitem","set2pointvalueshift"andsoon.Thereinto,"activedifferentiationitem"and"given
valueshift"methodsareproposedbytheauthor.Theexperimentprovessthatthisimprovedalgorithm,con2
trasttotheconventionalones,makesremarkableeffectsonthecomprehensiveutilization.
Keywords:enhancedPIDcontrolalgorithmshiftintegrationanti2integrationsaturationactivediffer2
entiationitemgivenvalueshift

的基本原理的基础上,重点讨论几种实用的改进
1引言
数字PID算法。
PID是生产过程中最普遍采用的控制方法,
传统算法的分析
在冶金、机械、化工等行业中得到广泛应用。由于2PID
控制理论本身面临着一些问题和困难,需要不断2.1PID控制算法简介
改进和提高。尽管大量新的控制算法不断涌现,PID控制技术是基于反馈的控制方法。反馈
但常规的PID及改进的PID控制算法仍广泛应理论的要素包括3个部分:测量、比较和执行。将
用于工业控制领域。测量值与期望值相比较,并用这个误差来调节控
任何算法研究,最终目的是能应用于生产。制器,进而实现对系统控制。PID控制算法结构
笔者曾设计一个化学反应釜温度控制系统,从上框架如图1所示。
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
图1PID控制算法结构框图
研究,通过反复实验验证,对PID算法进行了改
进,效果显著。总体而言,PID控制分为比例部分、积分部
本文将结合实际工程项目,在论述数字PID分、微分部分。

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温控系统中改进的PID算法电气传动2007年第37卷第8期

比例部分的作用是能及时地对偏差产生控制溢出的影响大。因此,在选择时不可一概而论,以
作用,使被控量朝着减小偏差的方向变化,控制作晶闸管作为执行器或在控制精度要求高的系统

用的强弱取决于比例系数KP。中,可采用位置控制算法。如果以步进电动机或

积分部分的作用是消除静差,图1中Ti为积电动阀门作为执行器的系统中,则可采用增量控

分常数,Ti越大,积分作用越弱,反之则积分作用制算法。
越强。在这次化学反应釜温度控制系统项目中,执
微分部分的作用是改善系统的动态性能。行机构是晶闸管,而且因为用户要求控制精度比

Td为微分常数,Td越大,微分作用越强,反之微较高,所以我们选择使用位置式PID控制算法。
分作用越弱。2.3采样时间的选择
2.2位置式PID和增量式PID算法的比较采样频率的选择,原则上根据香农采样定理,
数字PID是一种采样控制,它只能根据采样采样频率大于2倍的截止频率,在满足这个条件