一种基于公共温控板应用的PID继电自整定方法技术

一种基于公共温控板应用的PID继电自整定方法，包括以下步骤：搭建继电器闭环系统，在温控板内编写继电控制流程；实时获取温控板温度数据，并建立温度曲线图；计算出温度曲线图中振荡曲线相邻波峰间平均距离得到Tc值；计算振荡曲线的波峰平均幅值和波谷平均幅值的差值，从而获得临界比例度Kc,确定PID自整定参数；将PID参数写入温控板，将温控板从继电状态切换到PID控制状态，设置目标温度并实时读取温度数据，本发明专利技术可以通过系统自动生成PID参数，大量节省研发时间，并且提高PID参数的准确性。并且提高PID参数的准确性。并且提高PID参数的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于公共温控板应用的PID继电自整定方法


[0001]本专利技术涉及温度控制
，具体涉及一种基于公共温控 板应用的PID继电自整定方法。

技术介绍

[0002]目前，比例
‑
积分
‑
微分(PID)闭环控制系统是工业控制领域重要 的控制方法。在PID控制系统中，P、I、D三个参数是经过计算 和测试得出的较好值，在PID系统运行中该参数保持不变。PID 参数的整定主要有两类：理论计算整定法和工程整定法。
[0003]理论计算整定法是PID系统常用的确定PID三个参数的方法。 它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。 理论计算出的参数数据通常都不能直接使用，还必须通过工程实 际测试进行修改和调整。
[0004]工程整定方法主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中 进行，且方法简单、易于掌握，在一些复杂的系统中，参数整定 比较困难，需要具备丰富经验的工程师才能完成，但适用范围受 限。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于公共温 控板应用的PID继电自整定方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：搭建继电器闭环系统，在温控板内编写继电控制流程；
[0007]步骤S2：实时获取温控板温度数据，并建立温度曲线图；
[0008]步骤S3：计算出温度曲线图中振荡曲线相邻波峰间平均距离得 到Tc值；
[0009]步骤S4：计算振荡曲线的波峰平均幅值Y
max<br/>和波谷平均幅值Y
min
的差值a，从而获得临界比例度Kc,确定PID自整定参数；
[0010]步骤S5：将PID参数写入温控板，将温控板从继电状态切换到 PID控制状态，设置目标温度并实时读取温度数据。
[0011]进一步的，所述继电器闭环系统的搭建包括以下步骤，
[0012]步骤a：将温控板切换到继电状态，设定目标温度、目标上限温 度和目标下限温度；
[0013]步骤b：获取当前温度，
[0014]步骤c：如果当前温度大于所述目标上限温度，则进行降温，并 返回步骤b；
[0015]步骤d：如果当前温度小于所述目标上限温度且大于所述目标下 限温度，则返回步骤b；
[0016]步骤e：如果当前温度小于所述目标下限温度，则进行升温，并 返回步骤b。
[0017]进一步的，所述目标上限温度与所述目标温度的差值和所述目标 温度与所述目标下限温度差值相同。
[0018]进一步的，所述步骤S4中
[0019]Kc＝4d/πa
[0020]其中d为PID的采样周期；采用临界比例度参数整定法确定PID 自整定参数，P＝0.6Kc，I＝0.5Tc,D＝0.12Tc。
[0021]进一步的，所述步骤5中将PID参数写入温控板的控制算法的表 达式为
[0022][0023]其中e(t)为偏差函数。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术可以通过系统自动生成PID参数，大量节省研发时间，并 且提高PID参数的准确性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术系统结构图。
[0027]图2为本专利技术系统流程图。
[0028]图3为本专利技术继电状态的温度曲线图。
[0029]图4为本专利技术PID控制状态的温度曲线图。图5为本专利技术PID控制原理图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0031]如图1所示的一种基于公共温控板应用的PID继电自整定结构， 先需要搭建继电器闭环系统，在温控板内编写继电控制流程，本实施 例中自整定法采用的控温设备为一阶惯性滞后对象，被控对象的传递 函数为
[0032][0033]其中，其中K为增益系数，T为对象的时间常数，L为对象的滞 后时间。
[0034]本专利技术搭建继的电器闭环系统如图2所示，具体步骤如下：
[0035]步骤a：将温控板切换到继电状态，设定目标温度、目标上限温 度和目标下限温度，本实施例中设定的目标温度为90度；目标上限 温度为95度，目标下限温度为85度。
[0036]步骤b：获取当前温度，
[0037]步骤c：如果当前温度大于所述目标上限温度，则进行降温，并 返回步骤b；
[0038]步骤d：如果当前温度小于所述目标上限温度且大于所述目标下 限温度，则返回步骤b；
[0039]步骤e：如果当前温度小于所述目标下限温度，则进行升温，并 返回步骤b。
[0040]通过上述建立的闭环控制系统来实时获取温控板温度数据，并建 立温度曲线如图3所示，计算出温度曲线图中振荡曲线相邻波峰间平 均距离得到Tc值；
[0041]计算振荡曲线的波峰平均幅值Y
max
和波谷平均幅值Y
min
的差值a， a＝Y
max
‑
Y
min
，从
而得出
[0042]Kc＝4d/πa
[0043](2)
[0044]其中d为PID设定的采样周期。
[0045]在得到对象的临界增益和临界振荡周期后，就可以根据 Ziegler
‑
Nichols算法确定PID参数。
[0046]用继电反馈的方法整定出了PID调节器参数，如下表所示：
[0047][0048]其中P＝0.6Kc，I＝0.5Tc,D＝0.12Tc；
[0049]将PID参数写入温控板，温控板的控制算法如图5所示，将PID 参数写入温控板的控制算法的表达式为
[0050][0051]其中e(t)为偏差函数。
[0052]将温控板从继电状态切换到PID控制状态，设置目标温度并实 时读取温度数据，最终控温效果如图4所示，当温度收敛较快(第二 峰值差小于第一个峰值的1/4)表示参数合理。根据不同的项目需求， 有些项目完全不需要超调，可以对调节好的PID参数进行微调，达 到各自不同的需求。
[0053]尽管本专利技术的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中 所列运用。它完全可以被适用于各种适合本专利技术的领域。对于熟悉本领域的人员 而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一 般概念下，本专利技术并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于公共温控板应用的PID继电自整定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：搭建继电器闭环系统，在温控板内编写继电控制流程；步骤S2：实时获取温控板温度数据，并建立温度曲线图；步骤S3：计算出温度曲线图中振荡曲线相邻波峰间平均距离得到Tc值；步骤S4：计算振荡曲线的波峰平均幅值Y
max
和波谷平均幅值Y
min
的差值a，从而获得临界比例度Kc,确定PID自整定参数；步骤S5：将PID参数写入温控板，将温控板从继电状态切换到PID控制状态，设置目标温度并实时读取温度数据。2.根据权利要求1所述的一种基于公共温控板应用的PID继电自整定方法，其特征在于，所述继电器闭环系统的搭建包括以下步骤，步骤a：将温控板切换到继电状态，设定目标温度、目标上限温度和目标下限温度；步骤b：获取当前温度，步骤c：如果当...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振宇，
申请(专利权)人：基蛋生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：