講自動調節系統之前,有三個問題要拋出來,一是自動調節系統是什么?誰發現了自動調節系統?自動調節系統又該如何用?
一自動調節系統是什么?
由于王某經歷上次事件之后,有了一定的經驗了,于是接到一個任務,要他看一個儲水容器的水位,不準超過或低于規定的水位,自信滿滿的接下任務。跟隨到現場,上水閥門一直打開,他的任務是負責開輸水閥,根據水位來控制。
王某在吃一塹長一智的經歷下,這次任務完成的非常好。他看到水位快到要求水位的時候,將輸水閥緩慢開啟,直到符合要求。他這次做的如此順利,就是典型的運行了自動調節。完成這個任務,王某用到了眼睛、大腦、手、閥,四者完美的配合完成雇主的任務。
二、誰發現了自動調節系統?
自動控制如今涵蓋社會生活方方面面,應用范疇及其廣泛。說到自動控制,從公認且有明確的控制系統,源自于19世紀,到如今也有百多年歷史了。而自動控制理論的誕生的明確成熟標志《控制論》,時間是1948年,到如今也不過60余年歷史。自動控制,我們的祖先們早已玩過了。例如指南車、銅壺滴漏計時裝置、渾天儀、地動儀等等,因此說到自動控制我們老祖宗是玩的比較早的,只是受限于當時科研條件,沒有形成一套真真的自動調節系統體系。真正的自動調節系統從發展到成熟應該起源于第一次工業革命。自動控制本身就是服務于工業過程控制的,沒有一個完整的工業結構,發展自動控制理論幾乎不可能。由歷史可知,歐美是工業革命的先行者,真正意義上的自動控制是源自歐美,最終完善也是歐美,只是時間比較晚而已。
三、自動調節系統又該如何用?自動調節系統最核心的就PID控制,何為PID?
PID的全稱即比例積分微分,比例為P、積分為I、微分為D。
比例的作用就是調節被調變量,被調變量變化多少,輸出乘比例系數的乘積就變化多少。因此,被調量與輸出波形是完全一致的。通過這句話可以看出,比例其實對被控變量起到及時控制作用,讓輸出波形既不振蕩也不發撒。若輸出波形波峰或波谷太窄太高,或波峰波谷太寬太平都不會要求。于是,通過比例的作用可以對被調量的輸出波形進行及時的調節。
積分作用就是指比例控制后,輸出波形達到穩定,且與被調量理想的值還有誤差,即余差。因此,比例沒有完成的任務此時有積分來完成。通過積分控制,不管被調量如何變化,輸出始終不出現階躍跳動。
微分作用;正常情況下,被控變量不變化,輸出是不動的,被控變量一動輸出立馬突跳,一時無法控制。說明被控變量的變化率太大,變化趨勢大,直接導致輸出最小或最大。為了避免這種情況發生,微分就是解決這樣的問題,即超調控制。
總結;用過去、現在、未來來比喻PID是不算牽強的。通過上述簡述,P處理現在正要做的事,I是處理P沒有做好的事(俗話說擦屁股),D處理還未發生的事,提前做好準備。
PID參數整定的原則,先比例后積分,最后微分。
先投比例來穩定被調變量,既不要比例作用太強引起振蕩也不要比例作用太弱導致欠調。確保輸出波形的周期不宜太多,而且只要有兩個波峰或波谷。積分作用是消除余差,同樣不能太強或太弱,否則系統依舊有余差存在。投微分,起到超調作用,也不能過強或過弱,否則也會導致輸出波形振蕩發散。
我們在工業過程的自動調節系統中,最常用的是湊試法,也叫經驗法。通過參數預先設置好,反復的修改PID值,最終實現工藝的要求。
這只是熱工參數PID經驗法的湊試參數,實際情況有可能不在此范圍,具體的以實際情況為準。PID參數整定,是在已有的經驗基礎上反復的修正,才能符合要求。因此,別人的PID參數湊試好了,并不適合你,這是由于工藝的原因及其它因素所致。所以,別人的PID參數只能作為整定過程的經驗,最終結果還是由自己的工藝情況來決定。
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