仪用PID参数自整定控制器设计与应用

传统的继电振荡PID参数自整定方法由于在整定期间要使系统处于临界振荡状态,并且整定周期较长,限制了在许多工业控制过程中的应用。介绍了一种基于开关阶跃响应算法的PID参数自整定控制器,通过在实际温度控制系统的应用,与继电振荡PID参数自整定算法以及ModiconPLC的PID参数自整定模块进行分析比较,证明该算法在安全性及整定时间上明显优于其他两种算法。

基于FOCA的永磁游标电机PI参数自整定

针对磁场定向控制中电流内环和转速外环比例积分(PI)控制器参数整定困难且耗时长的问题,基于Matlab/Simulink的磁场定向控制自整定(FOCA)模块搭建了永磁游标电机磁场定向控制双闭环调速系统参数自整定模型。该模块在PI控制器输出端注入正弦扰动信号,根据系统输入输出数据计算频率响应,基于频率响应自动整定PI参数,同时实现指定的目标带宽和相位裕度。最后通过仿真对比分析各个环路整定前后的控制性能,仿真结果表明使用FOCA模块能够快速自动整定PI控制器参数并且拥有良好的控制性能。

基于STM32的密炼机自整定PID温控系统设计

针对密炼机温度控制系统中人工整定PID带来的系统响应不及时、误差大等问题,该文设计了一种基于STM32的自整定PID温度控制系统。对于电动阀只能单极性调节问题,通过设置适当的工艺点来控制继电输出。为提高震荡曲线的辨识,采用参数归一化方法计算震荡曲线的临界增益。考虑密炼机的工作环境和系统响应曲线的频率特性,加入带有临界滞环控制的继电控制方法,提高了特征参数的精确性,更好地整定了PID参数。应用结果表明,基于STM32的PID整定温度控制系统能够将温度误差控制在1℃左右,且控制时间相比于人工PID控制系统提高了30%,极大地满足了密炼机的温度控制要求,具有良好的实用价值。

模糊自整定PID的液压马达驱动机床主轴速度控制研究

液压马达驱动机床主轴系统具有参数时变和高度非线性,传统PID控制器控制精度不高。针对液压马达驱动机床主轴系统速度控制问题,采用模糊自整定PID控制器实现液压马达驱动机床主轴系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了液压马达驱动机床主轴系统模型简图,建立了液压马达驱动机床主轴系统数学模型。对传统PID控制器参数,用模糊控制器进行实时整定,开发了模糊自整定PID控制器。最后,采用MATLAB对液压马达驱动机床主轴系统进行仿真。同时,与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用模糊自整定PID控制器的液压马达驱动机床主轴转速超调量小,具有更快的响应时间,跟踪精度高,同时系统能耗减少20%左右;即使受到较大随机干扰,模糊自整定PID控制器也能快速消除干扰,使机床主轴转速处于受控状态。采用模糊自整定PID控制器可以有效提高液压马达驱动机床主轴系统的动态稳定性以及抗干扰能力。

基于继电反馈PID自整定的加热系统

某工厂对某种液体进行加热控制,针对某液体复杂的反应过程,设计出带自整定功能的PID自动调节加热设备。该设计以意法半导体公司(ST)的STM32F103C8T6为控制器,以PT100为温度采集元件,控制可控硅进行过零功率调节,通过MCGS触摸屏来显示,设定有关波形和参数,在控制过程中,可以根据有关加热要求选择多种整定参数,以满足液体的不同动态响应类型。该文主要介绍系统硬件组成原理框图,给出系统主要硬件电路图和自整定算法的工作流程,并对PID程序编制的一些关键点进行说明。实验证明加热系统能满足工厂要求。

自整定多元变分模态分解

多元变分模态分解(MVMD)作为变分模态分解(VMD)的多元扩展,在继承VMD优点的同时,也存在其分解性能很大程度上依赖于两个预置参数——模态数量K和惩罚系数α的问题。为此,该文提出一种自整定MVMD(SMVMD)算法。SMVMD采取了匹配追踪法的思想,通过频域的能量占比和模态正交性分别自适应地更新K和α。对仿真信号与真实案例的分析结果表明,所提SMVMD方法不仅有效解决了原MVMD的参数整定问题,而且表现出以下优势,(1)与MVMD相比,SMVMD抗模态混叠的能力更强,且对噪声和α值的变化都具有更好的鲁棒性。(2)与多元经验模态分解、快速多元经验模态分解和多元变分模态分解这些经典算法相比,SMVMD算法的分解误差最小,分解效果最好。

基于模糊自整定PID的双容水箱串级液位控制系统研究

双容水箱串级液位控制具有抗干扰能力强、超调量小、过渡过程较短等特点。传统的PID算法和参数整定方法难以达到期望的控制效果。因此,针对双容水箱串级液位控制,利用模糊推理的方法实现在线自整定PID参数,设计相应的模糊PID控制器,基于Simulink仿真建模,对比传统的PID与模糊自整定PID输出响应曲线发现,该模糊自整定PID系统具有更好的鲁棒性,抑制系统超调以及对控制参数变化的自适应能力更强。

基于参数自整定模糊PID的BLDC控制研究

为解决传统PID控制在无刷直流电机调速系统中的控制精度低、效果不佳等问题,设计了一种基于参数自整定模糊PID控制的调速系统。通过在Matlab/Simulink仿真软件中建立了无刷直流调速系统的模型,分别采用传统PID控制、模糊PID控制和参数自整定模糊PID控制来对转速环进行调控,而电流环则采用PID控制。通过对比研究结果发现,采用参数自整定模糊PID控制的调速系统具有许多优势。系统的超调量较小,控制效果较好,同时提高了系统的鲁棒性。通过搭建模型并进行仿真实验,证明了采用参数自整定模糊PID控制的调速系统在解决无刷直流电机调速系统控制精度低、效果不佳等问题方面具有优势。这一方法能够有效提升系统的控制性能,并增强系统的鲁棒性。该无刷直流电机的调速系统可以稳定、可靠运行,满足使用需求。

基于模糊自整定PID算法的退火炉温度调节技术

由于未考虑到退火炉温度偏差值的影响,导致超调量较高,调节效果欠佳。为此,提出基于改进模糊自整定PID算法的真空退火炉温度动态调节技术。依据真空退火炉的工作机理,分析退火炉在工作中的温度变化曲线,采用双曲正切函数求取温度调节过程中的温度偏差值,从而对其动态温度进行设定,采用改进模糊自整定PID算法构造温度模糊控制器,通过对设计的温度模糊控制器内部控制参数进行优化,从而对控制器结构进行更新,并将退火炉的相关参数作为输入量,目标温度作为输出量,由此实现对退火炉温度的动态调节。实例应用结果显示,所提方法可以有效实现对真空退火炉温度的动态调节,且超调量较低,调节效果较好。

基于自整定降低老化箱温度过冲量的研究

老化箱温度过冲会影响电缆检测结果的正确性,为降低老化箱温度过冲量,对型号为RL100的老化箱进行不同设定温度下的自整定试验,研究降低老化箱温度过冲量的方法。结果表明,相同设定温度下,初始温度越低,自整定后温度过冲量越小;自整定加热区间的大小会影响自整定后的温度过冲量。试验结果可为后续自整定降低老化箱温度过冲量提供参考。

基于模糊自整定PID控制的真空炉温度系统的设计及仿真

作为一种在低于常规大气压环境下实施的冶金工艺,真空冶炼技术旨在通过降低氧化风险来优化金属及其合金的硬度特性。此技术在稀有金属提炼、特殊合金制备及高端钢材生产中具有越发广阔的应用前景。鉴于传统PID控制在真空冶炼炉温度调控中面临的显著滞后性挑战,为提升系统运行的鲁棒性与精确性,深入探讨了常规PID控制与模糊自整定PID控制的基本原理,并创新性地引入了模糊自整定PID控制策略。利用MATLAB平台中的Simulink模块与Fuzzy工具箱,针对真空冶炼炉的温度控制过程进行了详尽的仿真模拟,重点评估了温控系统的超调幅度与调节速度等关键性能指标。结果显示,与传统的PID控制方法相比,模糊自整定PID控制方案在稳态保持与动态响应方面均展现出显著优势,控制效果更优越。

融合继电反馈和频率特性的PID控制器参数自整定方法

PID控制器参数自整定技术是目前伺服驱动器行业普遍关注的关键技术。该技术的开发与应用,在很大程度上直接影响到伺服驱动器工业产品的易用和好用性,进而影响到产品的市场占有率、应用的效率和质量。以往的人工调整方法会耗费大量的时间。常规的自整定方法如临界比例带法等在调整过程中系统又有失控的风险,所以人们一直致力于研究和开发出性能更加优异的且容易工程实现的自整定算法。针对这一问题,提出了一种新的基于继电器模型的PID控制器参数自整定算法的一点和两点公式,并针对典型的二阶目标系统在MATLAB上进行了计算机仿真,展示了期望的整定结果。和传统的方法不同,通过优化调节继电器参数测得目标系统的多点频率特性,且测量过程中等幅振荡维持在工作点的附近,没有失控风险。又通过多点频率特性组合计算,使参数整定结果稳定可靠。为证明有效性,进而探讨了与算法相关的工程实现问题。最后展示了算法在工业机器人关节伺服系统上的应用结果。这个结果与实际人工精调结果非常接近,表明该算法是有效的。可用于各类伺服电机驱动器系统PID参数的快速整定,提高伺服电机作业系统的调试效率和易用性。

基于瞬态响应的控制器参数自整定方法

从参数整定过程中控制器的在／离线方式以及是否需要被控系统的参数模型两方面来深入剖析了各种基于瞬态响应的自整定控制器的运行机理。

基于自整定控制算法的温度控制系统设计

文章针对温度监控系统设计了一款基于自整定PID控制的温度控制及报警系统,采用STM32F103C8T6作为主控制器,结合DS18B20数字温度传感器和LCD1602液晶显示屏实现精确的温度测量和显示功能。该设计实现了温度上下限设定、数据显示、报警功能以及数据保存至FLASH等功能。当温度超出预设范围时,系统会通过继电器控制相应设备启停,并通过蜂鸣器发出报警信号。该设计不仅应用于实验室环境下的温度控制,还可推广至工业生产和家庭自动化等领域。

基于模糊自整定PID的水箱液位控制

水箱液位控制系统具有时滞性、大惯性、不确定性等特点,采用传统的比例积分微分控制器(Proportional-Integral-Derivative,PID)调节难以实现液位的快速、准确调节。因此引入模糊控制理论,利用其自适应学习能力,根据实际情况调节PID控制参数,以更好地适应水箱液位控制系统的参数变化。对水箱液位控制系统进行仿真实验,实验结果表明,模糊自整定PID控制有效减少了系统响应时间和系统超调量,加强了系统的快速响应性和鲁棒性。此外,还通过随机扰动仿真实验验证了模糊自整定PID控制在抵抗干扰方面的有效性。

基于参数自整定模糊PID控制液压万能试验机控制研究

为了能够提高液压万能试验机测试材料力学性能的准确性,深入地研究了参数自整定PID控制现在其中的应用。首先,分析了参数模糊自整定PID控制的基本原理;接着,设计了参数模糊自整定PID控制器的基本结构;然后,确定了参数模糊自整定PID控制器初始参数;接下来,进行了参数自整定模糊PID控制器参数的模糊化;最后,参数自整定PID控制液压万能试验机控制仿真研究,结果表明该控制方法具有较好的控制鲁棒性。

船用起重机波浪补偿系统自整定模糊PID控制

波浪会影响船用起重机海上作业,为了保证吊装安全,有必要在船用起重机上加装波浪补偿装置。由于波浪补偿系统中液压元件本身所包含的非线性,常规PID算法虽然简单,但是由于其无法实时对其参数进行在线整定,难以保证波浪补偿的实时性和准确性,因此提出了一种基于模糊控制理论的PID参数自整定方案,建模仿真和现场实验结果均表明,控制器具有较快的响应速度、较小的超调、更高的精度。

波形分析法模糊自整定PID控制应用研究

在分析空调系统常规PID自整定控制局限性的基础上,指出利用偏差及偏差变化量作为PID参数调节判据是常规PID自整定控制难以取得理想控制效果的根源,从而引入波形分析法求解控制过程的性能指标即超调量与调节时间,并提出利用性能指标作为PID参数调节的判据将克服常规PID自整定控制的局限性。对性能指标与PID调节器参数的关系进行了分析,给出了根据性能指标进行PID调节的模糊控制规则,基于上述规则建立了空调机组模糊PID控制系统数学模型,并进行了仿真。仿真结果表明,该波形分析法模糊自整定PID控制可以较好解决如空调系统等大、纯滞后受控对象的控制,得到较理想的控制性能指标,并因此获得较高的经济效益。

模糊PID自整定控制方法

本文对在线实时模糊 PID自整定控制方法进行深入讨论 ,并对温度过程进行控制。表明其正确。

S7-200 PLC的PID参数自整定功能及其应用

介绍了西门子新一代小型PLCS7-200的PID参数自整定的基本思想和PID整定控制面板的使用方法。