PID控溫的原理是什麼?

物理大雪茄


說到PID,每個人心目中的第一個圖像就是比例微體積的倒數。但直截了當地說,許多人並不是很瞭解它。事實上,我們應該根據每個值的定義來理解它。分離PID的三個參數:P、I和D,然後分別理解它們,從而瞭解PID溫度控制的原理。

PID模塊的操作非常簡單。它可以通過設置以下四個參數來精確控制溫度:

1.溫度設定。

2.P值。

3.I值。

4.D值。

PID模塊溫度控制精度主要受P、I、D三個參數的影響,P代表比例,I代表積分,D代表微分。PID模塊的溫度控制精度主要受P、I和D三個參數的影響。P代表比例,I代表積分,D代表微分。

一種。

比例運算(P)

比例控制是一種與設定值(SV)有關的操作,其運算值(控制輸出)是根據偏差得到的。如果當前值(PV)較小,則操作值為100%。如果當前值在比例帶中,則根據偏差比率計算操作值,並逐漸減小直到SV和PV匹配(即,直到偏差為0),然後操作值返回到上一個值(前饋操作)。如果發生靜態誤差(殘差),可以用P法來減小殘差。如果P太小,它就會振盪。

積分運算(I)

採用積分與比例運算相結合的方法,使靜態誤差隨調整時間的延長而減小。積分強度用積分時間表示,積分時間等於積分操作值在階躍偏差響應下達到比例操作值所需的時間。積分時間越短,積分運算的校正時間越強。但是,如果積分時間值太小,校正效應將振盪,如果它太強。談論。

微分運算(D)

比例運算和積分運算都對控制結果進行了修正,因此不可避免地會出現響應時滯。差分運算可以彌補這些缺點。在突發擾動響應中,微分運算為恢復原始狀態提供了較大的運算值。微分操作由與偏差變化率(微分系數)成比例的運算值的校正來控制。微分運算的強度由微分時間表示,它相當於微分操作值在階躍偏差響應下達到比例操作值的函數所需的時間。微分時間值越大,微分運算的校正強度越強。

更為直截了當的是,PID測試不僅僅是現有的溫度,還包括一段時間內的溫度(以秒為單位),溫度下降和上升的程度。因為它包含了溫度變化的“速度”,研究微積分的朋友知道有一個導數的概念。

PID真的很有意義,但是在這裡你會發現PID只是給了你一個指導的方向。但鍋爐中是否有足夠的水來實現這一目標則是另一回事。

換句話說,鍋爐的大小意味著咖啡機保持溫度的能力,而PID則是咖啡機保持溫度的智能。但另一方面,它或多或少可以解釋,包括我在內的許多互聯網朋友會說,如果我們只煮一杯咖啡,使用合適的E61,並不一定會比高端的商業機會更糟糕。

有人哀嘆:“PID確實是一個很好的溫度控制系統,可惜很多商家打著PID的旗號誤導消費者。”希望其他朋友能讀懂這篇導論,對PID有更好的瞭解。


儀表雲


我們在科學研究中經常用到的一個實驗方法就是在不同溫度下測量材料的物理性質。一般地,我們以液氮或者液氦作為低溫介質,通過一個加熱器(一般是電阻或者電阻絲)通電流進行加熱便可以得到不同的溫度,這就是電加熱控溫。通過電加熱溫控我們可以得到室溫和液氮溫度或者液氦溫度之間的各種溫度,是一種很實用的測量手段。

控溫的方法一般有兩種,一種是手動控溫,還有一種就是自動控溫。手動控溫就是通過手動改變加熱器的電流來達到不同的溫度,自動控溫就是題主這裡提到的PID控溫。

圖1. PID控制示意圖

PID控制其實是控制系統中最常見也是很重要的一個控制方法,廣泛用於工業控制系統和各種其他需要連續調節控制的控制迴路反饋機構。 。這裡的PID分別指的是比例、積分和微分控制。每一部分的控制都有一定的作用。在負反饋的PID控制中,比例控制的輸出信號和感溫元件的偏差成正比,這種調節方式的問題是會存在靜差,即得到的結果和設定值之間有一個固定的差值。如果這時候我們加入積分調節,輸出信號便會隨時間緩慢上升,這相當於輸入信號對時間的一種累積效果。用PI調節時,能消除靜差,而且調節過程平穩,但缺點是花費時間較長;這個時候我們再加入微分調節,便可以使調節過程加快,這時候帶來的問題是容易引起溫度的振盪。PID三種方式結合起來時,我們調節三種不同的參數,便可以使調節過程即平穩又迅速。

圖2. 一種老式的PID控制器

圖3. lakeshore生產的控溫儀


量子驛站


這兩期節目解釋了PID控制爐溫的原理,可以說解釋得非常顯然啦。


PID是為了解決自動控制中的什麼問題?

\n

{!-- PGC_VIDEO:{"thumb_fingerprint": 14361285197440989289, "status": 0, "thumb_height": 360, "thumb_url": "6c3200051dfb28e04ffc\

王珂


溫度不比壓力、流量、液位被控變量的控制,因為溫度傳遞存在滯後性。其中就涉及到滯後時間這個對象特性,一般有純滯後、容量滯後。前者一般指工藝段物料傳輸需要時間引起的,後者一般指被控對象的熱交換、物料連續經過多個容器才能建立一個穩定信號需要時間引起的。明瞭點就是溫度的真實值一下子反應不出來要等下才能顯示真實值。


在溫度閉環控制中,為了解決這個問題就要用PID溫度控制器。關鍵用的還是PID中的D(微分控制),微分控制的作用就是超前控制。假設現在有個物料溫度需要控制,想控制在35℃(35℃就是目標值)。PID控制有P、PI、PD、PID等控制,又考慮到被控變量是溫度,因此需要選用PID控制。

溫度傳感器檢測到溫度,此時得到的溫度值會跟目標值(35°)比較得到偏差,然後控制器判斷快速做出處理判斷髮出信號執行器調節溫度,此時會得到一個新的動態溫度穩態值,溫度傳感器又會把此值信號傳送給控制器跟目標值比較得到一個餘差,那麼需要I積分控制介入,溫度控制器處理判斷後再次發出信號執行器調節溫度,達到新動態穩定後,把新的穩態值傳輸給控制器跟目標值比較後還是控制不理想需要D微分控制的介入。因此PID參數整定是一個枯燥無味的過程,有時想提高控制質量找到理想的PID三個控制參數值花費不少功夫。


要實現溫度控制動態穩定在35°附近,需要進行PID參數整定。先比例後積分,最後用微分。溫度控制儀可以自動整定PID,也可以手動整定PID。


Talk工控小白



PID控溫其實是屬於閉環自動控制技術,那麼閉環自動控制技術都是基於反饋的概念以減少不確定性,反饋有三個元素,測量、比較和執行。測量關鍵的是被控變量的實際值,與期望值相比較,用這個偏差來糾正系統的響應,執行調節控制。在工程實際中,應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制即為PID控制。


PID是比例、積分、微分的簡稱,PID控制原理是被控對象的輸出會返送回來影響控制器的輸入,形成一個或多個閉環系統。PID控制系統有正反饋和負反饋,若反饋信號與系統給定值信號相反為負反饋,若極性相同為正反饋,一般PID控制系統均採用負反饋控制系統。

以PID控制爐溫控制來理解,用熱電偶檢測爐溫並反饋到溫控儀,用溫度顯示儀顯示溫度值。在溫控儀給上爐溫一個溫度給定值,並與爐溫反饋值比較,得到溫度的誤差值。然後溫控儀會自動調節加熱的電流,使爐溫保持在給定值附近。


分享到:


相關文章: