PDF《基于 Z—N算法的PID 炉温 控制》

第29卷 第 2期

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0 8年 4月 大连交通大学学报JOUR NAL OF DAL I AN J I AOT O NG UN I VE RS I T Y Vo l _

29 No.

2 Ap r .

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8 文章编号 :

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0 4 基于 Z ― N算 法的 P I D炉温控制 陈永 庆(渤海船舶职业学院 信息工程 系, 辽宁 葫芦岛

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0 1 ) 摘要:针对大惯性工业 对象 , 设 计了一种新 的自适应 P I D调节器控制算法并应用于工业 加热炉温度控 制系统 中, 利用改进 的z―N算法 , 完成 P I D参数的初始值设定 , 利用测量误差改变调节器 步长的方法实 现PID参数 的自动整定. 实验结果表 明, 当实际温度距标定温度

3 O ℃ 时,利用这种 P I D参数自整定算法 进行控制 , 可以使温度控制 曲线在 不同的阶段平滑过渡 , 使升温 曲线 平稳 地过 渡到恒温 阶段. 从控制结 果上参数 自调整 P I D控制结果几乎 没有 超调 , 稳定 时间短 , 在设 定的 目标角度值附近振荡少 . 这种 P I D 控 制器无论在超调量还是稳定时间上都优于传统的 P I D控制器. 关键词: 自适应 P I D ;

参数整定;

过程控制;

步长 ;

优化 中图分类号 : T P

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2 .

2 文献标识码 : A PI B Fur na c e Te m p e r a t ur e Co n t r o l ba s e d o n Z― N Al g o r i t hm CH EN Yo n g ― q i n g ( B o h a i S h i p B u i l d i n g P r o f e s s i o n a l C o l l e g e , H u l u d a o ,

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0 1 , C h i n a ) A b s t r a c t : T h i s p a p e r a i m a t t h e b i g i n e r t i a i n d u s t r i a l o b j e c t , d e s i g n e d t he P I D c o n t r o l l e r , a n e w a d a p t i v e c o n t r o l a l g o r it hm a n d a p p l i e d i t t o t he i n d u s t r i a l f u r na c e t e mp e r a t u r e c o n t r o l s y s t e m. I t u s e d i mp r o v e d Z― N a l g o r it h m t o c o mp l e t e t he i n i t i a l n u me r ic a l s e t t i n g o f P I D Pa r a me t e r s a n d us e d t h e me t h o d o f c h a n g i n g t he r e g u l a t o r s s t e p me a s u r e me nt e r r o r t o r e a l i z e t he s e l f r e g ― u l a t i o n o f PI D p a r a me t e r s . T he e x p e r ime n t a l r e s u l t s s h o w t ha t u s i n g t h i s PI D s e l f - t u n i ng a l g o ― r i t h m p a r a me t e r s c a n ma k e t e mp e r a t u r e c o n t r o l c u r v e s mo o t h l y c h a n g e d a t d i f f e r e n t s t a g e s whe n t h e a c t u a l t e mp e r a t u r e i s c l o s e t o

3 O ℃ t o t h e s t a n d a r d t e mp e r a t u r e a n d ma k e t he c u r v e a s mo o t h t r a n s i t i o n t o t h e t h e r mo s t a t s s t a g e.Se l f - t u n i n g P I D c o n t r o l p a r a me t e r s r e s u l t s v i r tu a l l y h a v e n o o v e r s h o o t a n d g e t s t a bi l i t y i n s h o r t t i me,a n d h a v e l e s s o s c i l l a t i o n a t t h e s e t t a r g e t a ng l e v a l u e .Th i s PI D c o n t r o l l e r i s mu c h b e t t e r t h a n t h e t r a d i t i o n a l o n e e i t h e r i n o v e r s h o o t o r t i me o f s t a b i l i z a t i o n. Ke y wo r d s: a da p t i v e PI D ;

pa r a me t e r s;

p r o c e s s c o n t r o l ;

s t e p;

o p t i mi z a t i o n 由于 P I D调节器规律简单、 运行可靠 、 易于实现等特点 , P I D控制器仍是 目前工业生产过程控制系 统中应用最广泛 的一类控制器¨ . . 然而, 随着工业过程对控制性能要求的不断提高, 传统 的PID算法 已不能完全满足生产实际的要求. 为此不少学者在现代控制理论的基础上建立了一些新的控制算法及 P I D参数的 自动整定方法 , 但许多算法在工程应用过程中比较复杂 , 特别对于多段温度控制系统 , 在 升降温过程中会出现振荡等现象 Ⅲ J . 为此 , 将常规 P I D控制器与 自校正算法相结合使其在系统状态变 化的每一时刻 自动调节 P I D参数, 让控制过程时刻处于最优状态是每个编程人员都力争实现的. 本文利 收稿 日期 :