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随着我国国民经济的高速发展,工业化进程的加快,自动化控制系统正在迅速得到广大中小企业的追捧,然而自动化控制系统从控制方案选择、设计与实施都很复杂. 一般控制系统的设计,大体可以分为以下几种控制方案：
单回路PID控制方案
着眼于一个物理量的稳定工作,控制方块图也是由一个闭环完成的,这种控制称为单回路单参数控制.单回路PID闭环控制结构.
在工业系统中,比例,积分-微分(PID)控制器一直得到广泛应用.它具有原理简单,技术成熟、易被人们熟悉和掌握、不需要建立数学模型、易于实现,适用面广,控制参数相互独立,参数的选定比较简单、控制效果好等优点.PID控制的实质是根据输入的偏差值,按比例、积分、微分的函数关系进行运算,其运算结果用于输出控制.在实际应用中,PID控制规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法,根据具体情况,可以灵活地改变PID的结构,取其一部分进行控制.
复杂回路控制方案
将多闭环或多被控量相关的控制系统称为复杂控制.因为在实际系统中与一个被控物理量相关的可能有许多因素,各被控量之间也存在相互联系和影响.单回路单参数PID控制是远远不够的.在分布式控制系统中,对于复杂的控制问题需要采用先进技术才能获得比普通PID控制更良好的控制性能.下面介绍本系统的几种常用的复杂控制方案.
2.1串级回路控制
串级回路控制的特征是第一个控制回路主PID的输出量作为第二个控制回路副PID的设定值.其外部回路称之为主控回路；其内部回路称之为副控回路.
2.2比值控制
在多个被控量的系统中,经常要求一个被控量与另一个被控量间保持一定比例关系.如燃烧控制中的燃料空气比等.将使两种物理量保持一定比例的控制称为比值控制.两个物理量分别称为主控量和副控量,比值控制的特征是副控量的设定值与主控量的采样值成比例.
比值控制分为单闭环比值控制、双闭环比值控制、变比值控制和串级、比值复合控制等.
单闭环比值控制.只控制副控量使之随主控量变化.
双回路水泵控制器:[第5讲]伺服驱动器控制回路接线
如果K是时间的函数,即K—f(t),则为变比值控制.
串级、比值复合控制：主、副控制回路均使用串级而构成复合控制.
2.3前馈控制
PID控制是以偏差为输入量进行调节,当扰动输入出现时,首先引起偏差产生,控制器才开始动作.即控制输出有延迟,若能对干扰信号进行采样,预估其作用,提前产生控制输出,则能减少延迟,提高控制性能.这就是前馈控制.
前馈控制原理是利用对扰动信号的采样,预估被控量的变化而提前产生控制输出,以抑制被控量的变化,达到使被控量稳定的目的.
前馈控制特征是以扰动作为控制环节的输入信号,属于开环控制.复杂回路控制的流程
PID控制回路有三种方式,手动、自动和串级,在手动状态下,PID控制回路相当于手动调节器.在自动状态下,PID控制回路完成PID算法,设定值由操作站给定,在串级状态,设定值由主回路的输出给定.当回路处于手动状态下时,设定值具有自动跟踪测量值功能,以便从手动切换到自动状态时,切换时是无扰动的；当回路处自动状态时,主回路的输出自动跟踪副回路的设定,以便当下一级控制回路从自动切换到串级时,切换时是无扰动的.
复杂回路控制流程图如图5所示.该图采用了微分先行PID控制算法,微分环节位于设定值与测量值的比较点之前,只对测量值起微分作用.在通常的PD或PID控制算法中,微分控制作用是与偏差的变化速度成正比的,不论设定值或测量值发生突然变化,微分控制作用都会十分猛烈.因此,采用通常的PD或PID控制算法时,设定值的调整必须比较和缓.为了不受这种限制,可以只对测量值起微分作用,而测量值一般是不会突然变化的.控制方案相关操作界面设计
系统控制方案组态主要包括回路序号、回路注释、控制方案和回路参数的配置.如图6所示.
回路序号：回路存放地址,整理后会按地址大小排序.
回路注释：当前控制方案的文字描述.
控制方案：本系统支持单回路PID控制方案和串级控制、比值控制、前馈控制等复杂回路控制方案,用户可根据自己的需要选择适当的控制方案.
回路参数：用于确定所组控制方案的输出方法.
回路1／回路2功能组用以对控制方案的各回路进行组态（回路1为内环,回路2为外环）.回路位号项填入回路的位号；回路注释项填入该回路的说明描述；回路输入项填入相应输入信号的位号,常规控制回路输入位号只允许选择AI模入量,位号也可通过按钮查询选定.本系统支持的方案中,最多包含两个回路.如果控制方案中仅一个回路,则只需填写回路1功能组.
当控制输出需要分程输出时,选择分程选项,并在分程点输入框中填入适当的百分数(如40%时填写40).
如果分程输出,输出位号1填写回路输出<,分程点时的输出位号,输出位号2填写回路输出>,分程点时的输出位号.如果不加分程控制,则只需填写输出位号1项,常规控制回路输出位号只允许选择AO模拟量输出,位号也可通过按钮查询选定.
跟踪位号：当该回路外接硬手操器时,为了实现从外部硬手动到自动的无扰动切换,必须将硬手动阀位输出值作为计算机控制的输入值,跟踪位号就是用来记录此硬手动阀位值.
其他位号：当控制方案选择前馈类型或比值类型时,其他位号项变为可写.当控制方案为前馈类型时,在此项填入前馈信号的位号；当控制方案为比值类型时,在此项填入传给比值器信号的位号.
通过模仿常规仪表的界面方式显示各个位号以及回路的各种信息,这些仪表称为模拟仪表,模拟仪表如图7所示.模拟仪表显示的信息主要包括位号名f回路名）、当前值、报警状态、当前值柱状显示、位号类型以及位号描述等.每个修改／控制画面中可显示1 8个模拟仪表,通过鼠标单击各个位号名（回路名）,可修改模拟仪表的数据或状态.
在模拟仪表中,显示的数据跟位号或回路类型有关,数据输入框为灰色表明禁止修改或权限不足.当操作人员拥有修改某项数据的权限及该数据可被修改时,可修改数据.此时数值项为白底,输人数值,按回车确认修改,通过鼠标单击可修改按钮值,如回路仪表的手／自／串状态、开出状态等；可以通过改变开关量仪表的按钮状态来改变开关量输出值.回路仪表的给定和输出以滑动杆方式控制,通过鼠标左键按下（不释放）拖动滑块选择修改的位置（数值）．释放鼠标左键,按回车确认修改.
在模拟仪表中的棒状图显示模拟量,青色表明正常状态、红色表明报警状态,棒状图右边标明该位号表示范围的坐标.在模拟仪表中的按钮型图显示开关量,显示的颜色及状态描述在组态中定义.
当控制回路位号,如：串级、串级前馈、串级变比值等涉及到两个或两个以上回路时、组态软件提供了每一回路定义一个名称的功能.在控制画面中可以将这样的回路位号组织在一起显示f当然也可以不在一起）,如图8所示.这样的回路仪表具有一些特点,如串级控制中如果将内环或外环仪表置为串级,则相应的外环或内环仪表的按钮状态也将自动变为串级状态；如果内环处于开环状态,则内／外环都不能置为串级状态；当串级内环处于自动状态或串级状态时,外环的控制输出将和内环的给定值保持相同.
在控制画面中通过鼠标单击各个位号名（回路名）,将进入相应的参数调整画面（不包括开关量）.参数调整画面主要通过数值、趋势图以及模拟仪表来显示位号的信息.显示的信息跟位号或回路类型有关.如回路位号,那么显示的内容有：给定值、控制量、偏差、偏差限、回路状态、输出上限、输出下限、比例P、积分I、微分D、正反作用等等.当操作人员拥有修改某项数据的权限及该数据可被修改时,可在此画面中进行修改数据,比如对PID参数进行整定.
数字PID调节器参数的整定可以仿照模拟PID调节器参数整定的各种方法,根据工艺对控制性能的要求,决定调节器的参数.一巫满秀
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双回路水泵控制器引用文献:
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[2] 中赚和回路在职开题报告范文 中赚和回路方面有关本科毕业论文范文3000字
[3] 回路在职毕业论文范文 回路方面有关在职开题报告范文2500字
