PID控温的原理是什么?

物理大雪茄


说到PID,每个人心目中的第一个图像就是比例微体积的倒数。但直截了当地说,许多人并不是很了解它。事实上,我们应该根据每个值的定义来理解它。分离PID的三个参数:P、I和D,然后分别理解它们,从而了解PID温度控制的原理。

PID模块的操作非常简单。它可以通过设置以下四个参数来精确控制温度:

1.温度设定。

2.P值。

3.I值。

4.D值。

PID模块温度控制精度主要受P、I、D三个参数的影响,P代表比例,I代表积分,D代表微分。PID模块的温度控制精度主要受P、I和D三个参数的影响。P代表比例,I代表积分,D代表微分。

一种。

比例运算(P)

比例控制是一种与设定值(SV)有关的操作,其运算值(控制输出)是根据偏差得到的。如果当前值(PV)较小,则操作值为100%。如果当前值在比例带中,则根据偏差比率计算操作值,并逐渐减小直到SV和PV匹配(即,直到偏差为0),然后操作值返回到上一个值(前馈操作)。如果发生静态误差(残差),可以用P法来减小残差。如果P太小,它就会振荡。

积分运算(I)

采用积分与比例运算相结合的方法,使静态误差随调整时间的延长而减小。积分强度用积分时间表示,积分时间等于积分操作值在阶跃偏差响应下达到比例操作值所需的时间。积分时间越短,积分运算的校正时间越强。但是,如果积分时间值太小,校正效应将振荡,如果它太强。谈论。

微分运算(D)

比例运算和积分运算都对控制结果进行了修正,因此不可避免地会出现响应时滞。差分运算可以弥补这些缺点。在突发扰动响应中,微分运算为恢复原始状态提供了较大的运算值。微分操作由与偏差变化率(微分系数)成比例的运算值的校正来控制。微分运算的强度由微分时间表示,它相当于微分操作值在阶跃偏差响应下达到比例操作值的函数所需的时间。微分时间值越大,微分运算的校正强度越强。

更为直截了当的是,PID测试不仅仅是现有的温度,还包括一段时间内的温度(以秒为单位),温度下降和上升的程度。因为它包含了温度变化的“速度”,研究微积分的朋友知道有一个导数的概念。

PID真的很有意义,但是在这里你会发现PID只是给了你一个指导的方向。但锅炉中是否有足够的水来实现这一目标则是另一回事。

换句话说,锅炉的大小意味着咖啡机保持温度的能力,而PID则是咖啡机保持温度的智能。但另一方面,它或多或少可以解释,包括我在内的许多互联网朋友会说,如果我们只煮一杯咖啡,使用合适的E61,并不一定会比高端的商业机会更糟糕。

有人哀叹:“PID确实是一个很好的温度控制系统,可惜很多商家打着PID的旗号误导消费者。”希望其他朋友能读懂这篇导论,对PID有更好的了解。


仪表云


我们在科学研究中经常用到的一个实验方法就是在不同温度下测量材料的物理性质。一般地,我们以液氮或者液氦作为低温介质,通过一个加热器(一般是电阻或者电阻丝)通电流进行加热便可以得到不同的温度,这就是电加热控温。通过电加热温控我们可以得到室温和液氮温度或者液氦温度之间的各种温度,是一种很实用的测量手段。

控温的方法一般有两种,一种是手动控温,还有一种就是自动控温。手动控温就是通过手动改变加热器的电流来达到不同的温度,自动控温就是题主这里提到的PID控温。

图1. PID控制示意图

PID控制其实是控制系统中最常见也是很重要的一个控制方法,广泛用于工业控制系统和各种其他需要连续调节控制的控制回路反馈机构。 。这里的PID分别指的是比例、积分和微分控制。每一部分的控制都有一定的作用。在负反馈的PID控制中,比例控制的输出信号和感温元件的偏差成正比,这种调节方式的问题是会存在静差,即得到的结果和设定值之间有一个固定的差值。如果这时候我们加入积分调节,输出信号便会随时间缓慢上升,这相当于输入信号对时间的一种累积效果。用PI调节时,能消除静差,而且调节过程平稳,但缺点是花费时间较长;这个时候我们再加入微分调节,便可以使调节过程加快,这时候带来的问题是容易引起温度的振荡。PID三种方式结合起来时,我们调节三种不同的参数,便可以使调节过程即平稳又迅速。

图2. 一种老式的PID控制器

图3. lakeshore生产的控温仪


量子驿站


这两期节目解释了PID控制炉温的原理,可以说解释得非常显然啦。


PID是为了解决自动控制中的什么问题?

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王珂


温度不比压力、流量、液位被控变量的控制,因为温度传递存在滞后性。其中就涉及到滞后时间这个对象特性,一般有纯滞后、容量滞后。前者一般指工艺段物料传输需要时间引起的,后者一般指被控对象的热交换、物料连续经过多个容器才能建立一个稳定信号需要时间引起的。明了点就是温度的真实值一下子反应不出来要等下才能显示真实值。


在温度闭环控制中,为了解决这个问题就要用PID温度控制器。关键用的还是PID中的D(微分控制),微分控制的作用就是超前控制。假设现在有个物料温度需要控制,想控制在35℃(35℃就是目标值)。PID控制有P、PI、PD、PID等控制,又考虑到被控变量是温度,因此需要选用PID控制。

温度传感器检测到温度,此时得到的温度值会跟目标值(35°)比较得到偏差,然后控制器判断快速做出处理判断发出信号执行器调节温度,此时会得到一个新的动态温度稳态值,温度传感器又会把此值信号传送给控制器跟目标值比较得到一个余差,那么需要I积分控制介入,温度控制器处理判断后再次发出信号执行器调节温度,达到新动态稳定后,把新的稳态值传输给控制器跟目标值比较后还是控制不理想需要D微分控制的介入。因此PID参数整定是一个枯燥无味的过程,有时想提高控制质量找到理想的PID三个控制参数值花费不少功夫。


要实现温度控制动态稳定在35°附近,需要进行PID参数整定。先比例后积分,最后用微分。温度控制仪可以自动整定PID,也可以手动整定PID。


Talk工控小白



PID控温其实是属于闭环自动控制技术,那么闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性,反馈有三个元素,测量、比较和执行。测量关键的是被控变量的实际值,与期望值相比较,用这个偏差来纠正系统的响应,执行调节控制。在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制即为PID控制。


PID是比例、积分、微分的简称,PID控制原理是被控对象的输出会返送回来影响控制器的输入,形成一个或多个闭环系统。PID控制系统有正反馈和负反馈,若反馈信号与系统给定值信号相反为负反馈,若极性相同为正反馈,一般PID控制系统均采用负反馈控制系统。

以PID控制炉温控制来理解,用热电偶检测炉温并反馈到温控仪,用温度显示仪显示温度值。在温控仪给上炉温一个温度给定值,并与炉温反馈值比较,得到温度的误差值。然后温控仪会自动调节加热的电流,使炉温保持在给定值附近。