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PID算法在工业控制中的应用研究

更新时间：2020-01-01 15:49:33 大小：2M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：pid算法工业控制 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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PID技术是工业控制中非常重要的一项技术,随着经济的发展,工业自动化水平在逐步提升,而PID技术已经成为衡量现代化水平的重要标准.本文主要分析PID在工业控制中的应用.

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TECHNOLOGY AND INFORMATION  
工业与信息化  
PID算法在工业控制中的应用研究  
陈斌  
西安航天三沃机电设备有限责任公司 陕西 西安 710025  
摘
要
PID技术是工业控制中非常重要的一项技术，随着经济的发展，工业自动化水平在逐步提升，而PID技术已  
经成为衡量现代化水平的重要标准。本文主要分析PID在工业控制中的应用。  
关键词 PID；工业控制；应用  
1
PID工作原理  
来，才能保证控制效果。  
PID技术之所以能够在工业自动控制中得到较为广泛的应  
PID控制应用，例如在压供水箱中，将水箱的设定值设在  
70%，PID为输出控制变频器，即控制水箱注水调速电机的转  
速，先手动控制电机，在水位上升到70%，以后，转换到PID自  
动控制。  
用，在于其原理简单、可靠、易实现且使用范围广、参数选定  
较为简单的优势，而且通过理论能明能够发现PID控制器是一  
种最优的控制。在工业自动控制中无法掌握被控对象时PID控  
制技术可以准确地判断出参数结构。目前在国内外工业自动控  
制中PID控制是使用最广的调节控制器[1]。  
3.2 常用PID算法  
常见的三种PID算法分别是增量式算法、位置式算法和微  
分先行。  
2
PID被控参数的选定  
增量式算法离散化公式：△u(k)= u(k)- u(k-1)  
△u(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]  
进一步可以改写成：  
被控参数是控制方案设计中非常重要的一个因素，在生产  
稳定性和产品质量、数量方面起着起决定性的作用。无论是选  
择哪一种控制设备，都要保证被控参数的选定，没有正确的被  
控参数无法实现控制方案中所提出的控制结果。因此，被控参  
数的选择是非常关键的，在实际的应用中，影响被控参数的因  
素比较多，需要技术人员深入分析生产过程，找出生产中能够  
体现最好的工艺状态的参数，PID参数的选择并不是唯一的，  
需要根据工艺生产过程的分析，选择合适并正确的PID参数。  
在选择过程中要考虑一下原则：所选择的被控参数必须要能够  
决定产品的质量和产量，并保证安全生产，同时还要具备可测  
量性；在选择过程中，如果不能确定一个直接参数作为被控参  
数，需要选择一个和直接参数有线性单值函数关系的间接参  
数；所选出的被控参数一定是要结合仪表的使用性能和工艺生  
产的合理性；必须要具备高度的灵敏性[2]。  
△u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)  
采用PID增量式算法，由于执行元件是积分的存储单元，  
一旦给定值发生变化，将会导致该算法中的比例部分和微分部  
分得出的控制增量变大，且超出了执行元件的最大限度就是使  
执行过程受到限制，并延长动态过程，这时可以将多余的部分  
积累出来，用于下次执行。  
PID位置算法离散公式：  
u(k)=Kp*e(k) +Ki*  
+Kd*[e(k)-e(k-1)]  
PID微分先行离散公式：  
u(k)=Kp*e(k) +Ki*  
+Udk  
只对测量值起微分作用的控制算法。在框图中，微分环节  
接在反馈通道中、位于设定值与测量值的比较点之前，故称微  
分先行。  
3
PID算法  
3.1 PID控制  
4
PID调节参数对自动控制过程造成的影响  
PID控制算法是闭环控制的基础。当对于一个系统和被控  
在采用比例控制时，比例值的增加使曲线变化的趋势逐渐  
对象完全不了解时，采用PID控制技术可以准确地获得其被控  
参数。在实际应用当中，控制系统容易受到各种干扰使被控参  
数偏离定值，这时就可以通过PID控制器将定值和测量值比较  
之后进行比例、积分、微分运算，从而输出统一的信号，执行  
控制动作。PID控制器就是利用比例（P）、积分（I）、微分  
（D）计算控制量进行控制的。  
变得较为迟缓，这也就说明，调节作用在持续下降，如果曲线  
的震荡周期持续时间较长，也就意味着衰减将会越来越严重。  
如果只通过比例调节而不施加其他控制作用，在系统达到稳定  
状态之后就会表现出较大的余差。反之，如果比例值太小，也  
会造成震荡周期的缩减，使曲线出现较为明显的波动。  
在采用积分控制时，需要加强对积分时间重要性的了解  
程度，通常情况下，积分的作用时间越短，产生的作用将会加  
强，可以在曲线中，看到比较明显的震荡情况；而如果积分的  
作用时间越长，则产生的作用就会较弱，曲线的震荡表现不明  
显，但这也并不能说明积分时间越短越好，时间如果过短，可  
能会无法保持其稳定性，积分时间过长，调节器就只能发挥调  
节的作用了。  
比例控制是比较简单的一种控制方式，它是根据比例来调  
节系统偏差的，在系统运行过程中一旦出现了偏差，比例调节  
就可以发挥作用，快速地进行调节工作，减少偏差。但是如果  
比例过大时，将会导致整个系统的稳定性降低，这时如果只采  
用比例控制，则输出将会存在稳态误差。  
积分控制中控制器的输出和输入误差信号的积分成正比例  
关系。积分控制一般不单独使用，都是通过和比例控制组合使  
用。积分控制误差取决于时间，时间的增大导致积分项增大， 5  
即便误差很小，但如果持续的时间较长，也将会导致积分项增  
大，进而使控制器的输出增大，造成稳态误差的减小，直到变  
为零，这样就会导致调节作用较慢，调节不及时。  
设定PID调节最终参数  
一般情况下想要实现最优的PID调节状态，需要将PID回  
路、微分和积分时间设定最佳值，并在生产环节中使用经验整  
定的方法，经验整定是工业控制中应用最为普遍且最强的争顶  
方式，通过整定来进行比列、积分和微分的调节，并不断的观  
（下转第107页）  
微分控制中控制器的输出和输入误差信号的微分成正比  
例关系。而微分控制的使用需要和比例控制、积分控制结合起  
    
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万方数据  
科学与信  
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TECHNOLOGY AND INFORMATION  
工业与信息化  
[3] 廉洪喜.锅炉安全阀阀门常见故障分析[J].中国新技术新产  
才能实现锅炉的安全运行。  
品,2015,(23):180.  
参考文献  
[1] 孙挺虹,吴凯飞.安全阀在锅炉安全运行中的常见问题及其检验  
解析[J].化工管理,2018,(21):66-67.  
作者简介  
邹文利（1969－），男，江苏常熟人；学历：大专，助理工程  
[2] 洪小飞,侯剑雄,胡海华.高参数阀门(填料)维护方法优化分析[J].  
机电信息,2016,(15):77,79.  
师，现就职单位：张家港华兴电力工程检修有限公司，研究方向：火电  
厂检修维护。  
（上接第101页）  
中的错装、漏装的可能性，提高了品种的保障能力。  
升，促进企业的发展。  
参考文献  
6
结束语  
[1] 余可安,魏林柳.驱动桥减速器数字化装配与检测[J].现代零部  
本文介绍了一种车桥主减速器的工艺设计方案及其工艺  
件,2016,(5):64-67.  
难点，其新工艺方案具有一定的研究参考价值，在今后的研究  
过程中，应针对汽车的设计工艺工作进行更加深入的分析，只  
有好的工艺过程才能制造好的产品，以便让汽车的质量得到提  
[2] 王庆党.汽车主减速器总成模态方法研究[J].南方农机,2017,48  
(8):6-7.  
（上接第102页）  
察曲线发生的变化，使其转化为参数取值，直到最终实现产品  
质量的设计要求。  
定性高，使用PID技术已经成为一种最简单、有效的选择。  
参考文献  
[1] 刘红军.PID在工业自动控制中的应用[J].电子世界,2014,(18):  
6
结束语  
483-484.  
PID控制器在使用过程中有明显的优势，使PID控制技术成  
[2] 赵政PID在工业自动控制中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬  
刊),2016,(05):131-132.  
为目前在工业自动控制中应用最广泛的技术。而随着计算机的  
快速发展，计算机控制技术也取得了较快的发展，PID技术仍  
是工业自动控制中使用最多的。PID技术由于其工艺简单，稳  
（上接第103页）  
加强管理，避免电磁线损伤情况的出现；采购工作中进行产品  
质量检查，确保供货商的产品质量无瑕疵。即使部分具有缺陷  
的压缩机进入市场，用户使用压缩机的过程中可以发现堵转的  
情况。  
畏惧严寒酷暑。空调的价格是较高的，很多家庭买了空调都是  
为了改善自己的生活水平，我国对于家用空调也有着严格的检  
查，只有通过了认证才能正式被投入市场。因此空调在上市之  
前，会进行检测，其中经常会对空调的压缩机进行检测，看是  
否有故障，如果有故障就可以及时的进行改进。  
7
结束语  
参考文献  
综上所述，随着人们经济水平的提高，家家户户都开始用  
[1] 李玉斌.家用空调压缩机故障分析[J].日用电器,2004,(3):29-30.  
上了空调，空调给人们的生活带来了极大的便利，让人们不再  
（上接第104页）  
参考文献  
际控制环节中，并扩大使用的范围。同时，要提高热工控制系  
统，自动化和智能化的优势，并以此作为基础，实现工作质量  
和效率的不断增加。在整体的热工控制工作中，要不断提高其  
效果，并优化电机组控制能力，为增加火电厂经济效益，提高  
管理工作的效率，奠定坚实的发展基础。  
[1] 董玮.试论先进控制策略在火电厂热工控制中的应用[J].神  
州,2017,(29):244.  
（上接第105页）  
参考文献  
4
结束语  
[1] 魏正业,罗礼培,龚改民,等.重卡车桥现状及新技术发展趋势[J].  
汽车与配件,2014,(25):54-58.  
国内运输业的发展带动了车桥市场的迅猛发展，成了国内  
外厂商必争之地，但由于国内的设计和制造水平与国际水平差距  
较大，要赶上国际先进水平，国内厂商仍有很长的一段路要走。  
[2] 胡欣.红岩重卡车桥试验室投用[J].商用汽车新闻,2016,(10):  
F0004.  
    
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