PID控制功能仅适用于标准型Word文档格式.docx

1、1 P运行是得到一个和偏差成比例的输出值来控制动作（E：SV 和 PV之间的偏差） 2 偏差（E）的存在是因为SV 和 PV之间的不同，偏差公式如下： ， Kp：比例常数 （gain）。SV：设定值，PV：当前值3 当偏差E发生时，P控制的MV如图：图7.1: 偏差 输出值输出值 （MV）偏差（E）时间 图7.1 MV P 运行时MV 如果Kp太大，PV很快达到SV , 但这样可能导致系统的连续振荡的结果。 如果Kp太小，振荡不会出现。然而，PV达到SV值很慢， PV和SV之间可能出现偏差，如图：图 7.2. 输出值 （MV）能在04,000范围内改变。用户能在04,000内定义MV的最大值和

2、最小值。 系统稳定后，有偏差存在，PV可通过增加一个特定值达到SV。这个值叫做偏差值，用户根据实际情况来改定偏差值。 Kp比较小Fig. 7.2 比例常数（Kp） 和 当前值（PV）的联系 图 7.2.（b） 积分运行 （I 运行）1 积分运行是 SV和PV之间的偏差是以一定的时间逐渐的消除偏差，当偏差很小时，比例运行不能产生一个合适的操作值，来抵消PV和SV之间的差值，积分运行能消除这个差值，即使偏差很小也能抵消。从在I运行中偏差出现到当I运行的MV值成为P运行的MV值，这个时间周期叫做积分时间，表示为Ti. 当一个偏差出现时，积分操作如图：图 7.3. Fig. 7.3 带恒定偏差的I运行

3、I 运行的表达如下：如表达式中表现的，通过调整I运行中的积分时间，积分运行变快或慢。那就是说，积分时间越长，MV的量增加或减少的越少，从PV到SV需要的时间越长。如图7.5中表现的，当给定的积分时间短时，由于量的增加或减少快了，PV会在短时间接近SV。但是，如果积分时间太短，会发生振荡，因此，合适的P和I是需要调整的。4 积分运行是：如在在PI运行时，P运行和I运行结合使用，如在PID运行中，P，D运行和I运行结合使用。图7.4 当给定的积分时间长时的系统响应 Fig. 2.6 这个 system response 当 a short integration 时间 given图7.5当给定的积

4、分时间短时的系统响应（c） 微分运行 （D action） 由于SV的改变或外部干扰，偏差出现。为消除偏差，D运行时以一定速率MV消除偏差的改变。 偏差出现时，D运行是用一个幅度大动作（消除偏差的方向）快速达到控制目的，有快速减少偏差的作用。 D运行能阻止由于外部条件控制对象有大的改变 从偏差出现到当D运行的MV值变成P运行的MV的时间周期叫做微分时间表示为Td. 当一个恒定的偏差出现时的D运行如图：图 7.6 图 7.6 带恒定偏差的D运行 D运行的表达如下： 微分运行仅使用在PID运行中，在PID运行中P和I运行和D运行结合（d） PID 运行1 PID运行通过（P+I+D）运行生成的操作

5、量控制控制对象2 当一个给定偏差出现时，PID运行如下图 7.7. 图7.7 带恒定偏差的PID运行（e） 积分 windup所有被控制的设备，传动装置，都有运行限定。电机有速度限制，值不能超出最大值。当控制系统有很大的PV范围时，PV能超过传动装置的最大输出值。在这个时候，当PV是超过传动装置的最大输出值时，传动装置不管PV的变化保持最大输出，它可能缩短传动装置的寿命。当I控制运行被使用时，偏差是连续的积分，当I值很大时会影响输出，但会使系统的响应特性变慢。传动装置输出饱和的状况，被称做windup。在windup发生后，传动装置需要很长时间返回正常的运行状态。图 7.8.显示了当windu

6、p发生时PI控制系统的PV和MV。如图 7.8显示，传动装置因为最初的偏差出现饱和。积分项增加直到PV达到SV（偏差=0），然后开始减少，同时PV比SV大（偏差0，但是，MV保持饱和状态直到积分项小到足够取消传动装置的windup。作为windup的结果，在PV达到SV后，传动装置将输出正值一会，系统显示一个大的过头。一个大的最初偏差，负载干扰，或设备的错误运行导致传动装置的windup。有几种方法避免传动装置的windup。最流行的方法是增加另一个反馈系统到传动装置。当传动装置饱和时，使用传动装置的模式和停止积分。图7.8 windup示例.（2） 本段阐述P、I、D的数学公式（a） P 控

7、制P控制的数学公式如下：n：取样数 K：比例常数b：参考值 SV：设定值 PV：（b） I 控制积分项的持续公式如下： ：积分项K：比例常数 Ti：积分时间 e（s）：偏差值 e = （SV PV）：偏差值数学公式如下： h：取样周期（c） D 控制微分项的数学公式如下：N：高频噪声衰减率Y：被控对象 （3） 指令和参数设置MASTER-K120S的PID 运行，在KGLWIN软件中包含以下2个指令。序号名称描述1PID8运行PID控制2PID8AT 自整定运行（4） 参数设定和说明（a） PID8 指令参数设置和说明. 扫描时间扫描时间可以理解为读数据的周期（取样），一般按照10的比例增加。

8、为了能够正常的完成PID运行，它应该和外部触发输入保持一致，取样时间的范围是： 0.1 10秒，这样实际的输入就为1100秒。 运行模式 选择自动或手动运行模式。 手动操作范围当被指定为手动操作时，手动操作值应为（输入范围：0 4000） 输出限制值 指定最小值和最大值实际的操作值。（范围： 高频率噪声衰减比 高频噪音衰减比率使用于派生的控制运行，并且显示消除高频噪音时的比率，如果在控制系统里有大量的高频噪音产生时，请把此值设定的更高一点。否则就设定为1，此参数的设定范围是0 10并且没有倍数，所以，请直接输入设定值， （也可以指定为D区域）。但请注意，如果D区域的值超出10，系统的运行就会出

9、现不正常的现象。 P 增益MK120S 只能处理整数类型，而不能处理浮点类型数据，因此，为了要提高PID运行的精确度，PID8指令就指定P_GAIN 乘100倍的数据输入，例如，如果指定的P_GAIN是98，实际的输入数据为9800，如果指定的P_GAIN 是10.99，那么，实际的输入值为1099。 D 时间和I时间 I_时间 和 D_时间 都是10倍的，例如，输入18894，那么I_时间 的值就是1889.4。 实际输入的范围是0 20000。（此参数同样也可以用D区域来给定） 模式设置在MK120S系列里，只有以下7种运行模式可以选择，其他的运行模式，例如PD或I，都不允许选择。No.E

10、N_PEN_IEN_DPWM 输出运行1 （允许）0 （禁止）P运行PI运行3PID运行4P运行/PWM 输出5PI运行/PWM 输出6PID运行/PWM 输出7On/Off运行 PWM 设置PWM（输出脉宽调制）的输出方式是通过改变脉冲的占空比来控制输出值， 图7.9为PWM输出的举例。利用PWM控制，PID 控制系统很容易实现，从而省去了D/A转换模块和功率调节器。当PWM设定后，扫描时间这一栏变为无效，PWM的扫描时间设定为输出周期。输出范围为：1 10 秒, 实际的输入范围为：10 100。 PWM的输出触点仅在主机单元作为输出触点。例） PWM 输出周期：1s，输出触点：P40，MV

11、 输出范围：04000MV = 1000MV = 20000.25s0.75s0.5sOnP40 SV Ramp （斜率）在PID 运行中如果SV值变化很大, 此时的差值变化很快，所以输出值（MV）改变也非常迅速。 这种现象对负载和传动装置非常危险。为了防止这种现象的存在， 可以通过参数设定使得SV值逐渐的改变。设定范围为： 14000（默认值为 1）， 设定值表示系统从起始值到最终值所用的时间。举例：如果SV-ramp设定为1000 并且SV从1000变到3000时，那么每个扫描周期改变值为2，直到达到设定值。SV Ramp * 扫描时间SV Ramp的设定SV Ramp = 1当前的SVS

12、V的改变值 Delta MV （增量MV） 这个功能是使用设定MV的输出增量最大值。 0 4000， 默认值为：4000。 偏差 这个功能时用来修正P控制时所造成的偏差值得，设定范围04000，实际的偏差范围是 2000 2000，即， 02000表示为： 0 +2000， 2001 4000表示为： -1 -2000. SV（设定值） 和 PV（当前值）MK120S的SV （设定值）和PV （当前值）的运行范围为： 0 4000。这个设定范围是会考虑了MK120S系列的 A/D和 D/A模块采样精度是12位。 PID 运算法则在MASTER-K120S中有两种PID算法，速度方式和位置方式，速度操作方式为相对方式，即，计算结果（N）需要前一个操作值（MVn-1），位置方式为绝对方式，每一个输出