[发明专利]一种PID控制器的设计与在一级控制系统中的应用方法

说明书

本发明涉及一种PID控制器的设计与在一级控制系统中的应用方法，属于控制器技术领域。本发明的技术方案是：利用C平台下编程，将专家式PID程序通过利用Visual studio 2012内置的Visual C++语言平台生成动态链接库DLL文件，WinCC C脚本调用第三方动态链接库.DLL。本发明的有益效果是：控制效果好，提高生产效率，使系统运行的可靠性得到了进‑步的提高；且所需设备简单，控制系统优化不但可以减少事故停机损失和检修费用，还可以有效提高效率，降低能耗，在工业控制中发挥更大的作用。

技术领域

本发明涉及一种PID控制器的设计与在一级控制系统中的应用方法，属于控制器开发技术领域。

背景技术

PLC控制系统(简称：一级)采用常规PID控制较为普遍，对于实际工业生产过程来讲，一级自带的常规PID控制在启动、停止、设定值增减幅度大时会使控制量超过执行机构可能最大的动作范围所对应的极限控制量，最终引起系统较大的超调，甚至引起系统的振荡。

发明内容

本发明目的是提供一种PID控制器的设计与在一级控制系统中的应用方法，通过采用专家式PID控制器，利用专家经验来调整Kp、Ki、Kd参数，对被控对象参数的变化具有较强的鲁棒性，控制效果好，提高生产效率，使系统运行的可靠性得到了进-步的提高；且所需设备简单，控制系统优化不但可以减少事故停机的损失和检修费用，还可以有效提高效率，降低能耗；自动装置和监控手段可以减少人员，提高生产和改善条件经济效益显著，提高系统运行安全性和经济性，有很好的和潜在的应用前景，并有明显的理论意义和实际意义，在工业控制中发挥更大的作用，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种PID控制器的设计与在一级控制系统中的应用方法，包含以下步骤：利用C++平台下编程，将专家式PID程序通过利用Visual studio 2012内置的Visual C++语言平台生成动态链接库DLL文件，WinCC C脚本调用第三方动态链接库DLL。

所述专家式PID程序中，P：比例控制，放大误差，让系统快速响应；I：积分控制，累计误差，消除静态误差；D：微分控制，预测误差变换趋势，在滞后环节必须加入；专家控制的基本原理应用在PID控制中，增量型表达式：

Δu(k)＝K_p(Δe(k))+K_ie(k)+K_d(Δe(k)-Δe(k-1))；

其中e(k)为当前误差，△e(k)为误差变化率。

当前偏差为e(k)，同样前一采样时刻的偏差为e(k-1)，而前两个采样时刻的偏差为e(k-2)，则可以得到两次的偏差增量为：

Δe(k)＝e(k)-e(k-1)、Δe(k-1)＝e(k-1)-e(k-2)

设定一个偏差极大值，记为M_max；设定一个偏差较大值，记为M_mid；设定一个偏差极小值，记为M_min。根据以上偏差、偏差增量、偏差极值的设定，分析如下：

(1)如果|e(k)|M_max

说明偏差绝对值已经很大了，不论偏差变化趋势如何，都应该考虑控制器的输入应按最大(或最小)输出，以达到迅速调整偏差的效果，使偏差绝对值以最大的速度减小。

这种情况下其实相当于实施开环控制，是一种对偏差出现极限情况的快速响应。

(2)如果|e(k)|≤M_max

说明我们需要更具系统的变化趋势来分析，具体的情况实施不同的控制方式，我们引入偏差增量来协助分析。