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高精度压力测控系统的试验研究

时间:04-08 来源:互联网 点击:
2.1 控制算法

数字PID算法用增量式表示为:


由于压力响应具有迟滞性,属于一阶延时系统,若采用常规PID算法,控制效果不好,并且会出现较大的超调量。为了解决这一问题,设计中采用了积分分离PID算法。从实验结果看,其性能指标均有所提高。当被控量与设定值偏差较大时,取消积分作用;当被控量与设定值偏差很小时,加入积分作用。也就是说系统启动、停止或大幅度改变设定值时,只用比例控制和微分控制,然后才加入积分控制,这样更有利于改善动态特性和消除静差。具体做法是:针对被控对象参量,设定一个偏差的门限e0,当过程控制中偏差 e(k)的绝对值大于e0时,系统不引入积分控制,只用PD控制;当偏差 e(k)的绝对值小于e(k)时,才引入积分控制,即采用PID控制。对计算公式的积分项,乘一个权系数β。当 e(k)的绝对值小于等于e0时,β值取1;当 e(k)的绝对值大于e0时,β值取0。

因此,式(2)可改写为:

2.2 参数整定

设计采用扩充临界比例度法整定。通过实验测量,被控对象的纯滞后时间为30s左右,因此选择采样周期为3s。通过在实验中进行一系列实测数据的比较,选择控制度为1.2,采用PI控制。整定的各参数值如下:KP=3.14,TK=180s,Ti=0.91,TK=163.8s,Ki=KPT/Ti=0.058。经过对参数微调,最后得出最佳PID参数,即KP=3.14,Ki=0.058。

3 实验结果

通过实验室环境下的多次实测,得出控制器控制精度在±0.5℃之内。表1为实验过程中的一次数据记录。从结果看,当设定压力为25MPa时,最后稳定压力为25.03MPa,控制效果比较理想。



系统采用抗干扰性能超强、功耗低的单片机,配合高精度的小信号检测控制电路,使系统的硬件电路结构得到简化。软件采用必要的误差校正及控制算法,使测量及控制性能得到了提高。该系统可应用到大部分压力高精度控制场合中,具有较高的应用价值。

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