网络系统等。本控制系统选择PID控制算法。Р4.2.1 PID控制算法Р对大多数控制对象,采用数字PID控制,均可达到满意的控制效果。现场总线控制系统把DCS控制站的功能分配给现场仪表,从而构成虚拟控制站。这样系统就应具有PID控制运算模块。PID控制程序流程如图4.1所示。控制程序根据当前的变量值以及变量值和设定值的偏差,进行PID运算。此外程序还提供手自动切换功能,并对输出值大小和变化速率进行限制。由于实际控制系统的采样回路都可能存在高频干扰,因此几乎所有的控制回路都设置了一阶低通滤波器来限制高频干扰的影响。Р所谓PID即指比例、积分、微分控制算法。Р比例控制(P):能迅速反应误差,从而减小误差,但比例控制不能消除稳态误差,比例增益的加大,会引起系统的不稳定。Р积分控制(I):只要系统存在误差,积分控制将能完全消除误差,积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现振荡。Р微分控制(D):可以减小超调量,克服振荡,使系统的稳定性提高,同时加快系统的动态响应速度,减小调整时间,从而改善系统的动态性能。Р4.2.2 PID算法详解Р在计算机控制系统中,PID控制规律的实现必须用数值逼近的方法。当采样周期相对短时,用求和代替积分、用后向差分代替微分,使模拟PID离散化变为差分方程。图4.2给出了数字PID增量型控制算法的流程图。Р图4.2 数字PID增量型控制算法流程图Р数字PID位置型控制算法:Р 式(4.1)Р式(4.1)表示的控制算法提供了执行机构的位置u(k),如阀门的开度。Р由式(4.1)可看出,位置型控制算式不够方便,这是因为要累加偏差e(i),不仅要占用较多的存储单元,而且不便于编写程序,为此可对式(4.1)进行修改。根据式(4.1)不难写出u(k-1)的表达式,即:Р 式(4.2)Р将式(4.1)和式(4.2)相减,即得数字PID增量型控制算法:Р 式(4.3)
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