西门子plc pid控制调节的使用方法

西门子plc pid控制调节的使用方法

要用好pid调节，搞清楚pid的计算公式和pid参数的意义是很有必要的。

pid的公式：

 
式中误差信号e(t) = sp(t) – pv(t)，m(t)是pid控制器的输出值，kc是控制器的增益（比例系数），ti和td分别是积分时间和微分时间，minitial是m(t)的初始值，实际上是积分的初始值。
pid公式的前3项分别与误差、误差的积分和误差的导数成正比。

微分、积分是高等数学的概念，建议没有学过高等数学的网友至少要搞清楚微分和积分的几何意义，这对深入理解pid参数的意义有很大的帮助。

积分对应于下图中误差曲线e(t) 与坐标轴包围的面积（图中的灰色部分）。pid程序是周期性执行的，执行pid程序的时间间隔为ts（即pid控制的采样周期）。我们只能使用连续的误差曲线上间隔时间为ts的一些离散的点的值来计算积分，因此不可能计算出准确的积分值，只能对积分作近似计算。

一般用下图中的矩形面积之和来近似精确积分。当ts较小时，积分的误差不大。 
 

在误差曲线e(t)上作一条切线（见下图），该切线与x轴正方向的夹角α的正切值tgα即为该点处误差的一阶导数de(t)/dt。pid控制器输出表达式中的导数用下式来近似：
de(t)/ dt ≈ δe(t)/δt = [e(n) - e(n-1)]/ts，式中e(n)是第n次采样时的误差值，e(n-1)是第n-1次采样时的误差值。

pid调节是目前应用最广泛调节控制规律，p比例、i积分、d微分控制，简称pid控制。

比例控制是一种最简单的控制方式。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。

积分调节可以使系统消除稳态误差。系统如果在进入稳态后存在稳态误差，就必须引入“积分项”。比例+积分(pi)控制可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

微分作用能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。。对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（pd）控制能改善系统在调节过程中的动态特性。

一个pid参数调整的口诀：
 

pid模糊控制

模糊控制的基本思想是总结操作人员的操作经验，用表格的方法实现非线性控制。模糊控制的精度差，稳态误差大，一般还需要和pid结合来减小误差。

有些做法是错误的，他们的模糊控制是建立在书上现成的模糊控制表或曲线的。
1、模糊控制的关键点在于总结大量的实践数据，然后做成黑匣子，看似神秘，实际都是经验参数！
2、模糊控制得到的数据是基于控制设备性能不变的情况下，是较为准确的。一旦使用时间长了，性能有所下降，这些经验参数往往就会有很大的偏颇了。
3、即使是同样型号的不同设备，其所处于的工艺环境，工艺流程，工艺特性的不同，其性能也会有差别，因此不能做到模糊控制中同一数据的重复性使用。
4、模糊控制的理念是很好的，最起码是超前控制，但就目前而言，其实用性，动态性还是不如传统的pid。
5、传统pid是滞后控制，在目前的大多数工艺环境下，还是可以满足控制的需求的。
6、基于传统pid的特点，也延展了不同的控制方式，如串级调节，三冲量调节，分程调节，步进式等等。
7、个人觉得：随着电子，网络，计算机的飞速发展，传统pid的滞后也会改善的更好，其动态调节特性是模糊控制所不能比拟的。