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淺談如何從空調實現PID控制
（作者未知） 2010/6/17
摘要:以空調溫度控制中的PID調節(jié)為例，講述PID參數的 計算 和處理 方法 ，尤其是具體 應用 中數值量化處理的基本方法，并提出PID參數的整定策略。
關鍵詞:溫度；PID參數；整定
引言
從事自動控制專業(yè)的技術人員，都 學習 了PID的原理，如何將其應用到具體的控制項目中去，就要靠實際操作的經驗了。關鍵是計算結果需要進行處理和換算，實際操作時需要進行反復調試。本文以宜昌金三峽印務空調自控項目中溫度控制部分為例，講述PID的具體實現。 本文由中國論文聯盟WWW.LWLM.COM收集整理。
1 PID的相關知識
1.1 基本術語
（1） 直接算法和增量算法：直接算法是運用標準的直接計算法公式算出結果，得到的是當前需要的控制量。增量算法是標準算法的相鄰兩次運算之差，得到的結果是增量，即在上一次控制量的基礎上需要增加（負值意味著減少）的控制量，對于空調溫度的控制就是需要增加(或減少)的加熱比例。兩種算法的基本控制方法、原理是完全一樣的。
（2） 基本偏差e(t)：表示當前測量值與設定目標之差，設定目標是被減數，結果可以是正或負，正數表示還沒有達到，負數表示已經超過了設定值。這是面對比例項P用的變動數據。
（3） 累計偏差∑e(t)：∑e(t)= e(t)+ e(t-1)+ e(t-2)+…+ e(1)，為每次測量值偏差總和，這是代數和，運算時應考慮它的正負符號，這是面對積分項I用的變動數據。
（4） 基本偏差的相對偏差e(t)- e(t-1)：用于考察當前控制對象的變化趨勢，作為快速反應的重要依據，這是面對微分項D用的變動數據。
（5）三個基本參數P、I、D：這是做好一個控制器的關鍵常數，分別稱為比例常數、積分常數和微分常數，不同的控制對象需要選擇不同的數值，還需經過現場調試才能獲得較好的效果。
（6） PID算法：PID控制器調節(jié)輸出，保證偏差e為零，使系統達到穩(wěn)定狀態(tài)，偏差e是給定值SP和過程變量PV的差。PID控制的原理基于下面的算式，輸出 是比例項、積分項和微分項的函數［1］。
（1）
其中，M(t)：PID回路的輸出，是時間的函數；Kc：PID回路的增益；e：PID回路的偏差 ；Minital：PID回路的輸出的初始值。
（7） 標準的直接計算法公式：
上一次的計算值：
兩式相減得到增量法計算公式：
[公式2]
其中∑項的表示應該是對e(t)從1到t全部總和。
1.2 三個基本參數P、I、D在實際控制中的作用：
（1） 比例調節(jié)作用：系統一旦出現了偏差，比例調節(jié)立即按比例產生作用減少偏差。增大比例系數一般將加快系統的響應，有利于減小靜差。但過大的比例系數會使系統有較大的超調量，并產生振蕩，使穩(wěn)定性下降。
（2） 積分調節(jié)作用：能使系統消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。系統有誤差，積分調節(jié)就工作，直至無差，積分調節(jié)停止，輸出為常數。積分作用的強弱取決于積分時間常數Ti，Ti越小，積分作用就越強，有利于減小超調，減小振蕩，使系統更加穩(wěn)定，但系統靜差的消除將隨之減慢。積分作用常與另兩種調節(jié) 規(guī)律 結合，組成PI調節(jié)器或PID調節(jié)器。
（3） 微分調節(jié)作用：微分作用反映系統偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節(jié)作用消除。因此，可以改善系統的動態(tài)性能。在微分時間選擇恰當的情況下，可以減少超調，縮短調節(jié)時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的微分調節(jié)，對系統抗干擾不利。此外，微分反應的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節(jié)規(guī)律相結合，組成PD或PID調節(jié)器［2］。
1.3 具體 應用 中數值量化處理的基本 方法 ：
上面只是控制算法的數學 計算 ，比較抽象，在具體的控制項目中怎樣對應呢？也就是具體的量化 問題 。下面以宜昌金三峽印務空調溫度控制中加溫部分為例說明。
對于加溫的溫度控制可以采用調節(jié)電磁閥門開度或在一定時間循環(huán)周期內的供電時間比例來實現，一般前者比較簡單，也是常用的方法。以調節(jié)電磁閥門開度為例：設定一個標準的加溫周期，例如2分鐘，調節(jié)輸出，使電磁閥門開度恒定，在整個周期內都加溫。根據計算結果讓電磁閥門開度在0-100%內變化，比如計算所得在這個周期內電磁閥門開度應該打開到50%，兩分鐘以后再測量（未完，下一頁）
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