电子压力控制器PID算法的研究

                                                 图3 PI控制算法结构图

                                      图4 控制器在不同压力设定值下的响应曲线

值得注意的是，为了提高控制的响应速度，最好给积分赋予一个不为零的初始值。由于进气和排气的速度不同，所以最好给与进气和排气不同的初始值，以提高快速性和准确性。

系统中加入积分校正后，会产生饱和效应，超调量可能过大，因此引入了积分分离式算法。为了减少积分校正对控制系统动态性能的影响，需要在控制开始阶段或是大幅值变化时，取消积分校正；而当实际压力值与设定值的误差小于一定值时，恢复积分校正作用，以消除稳态误差。积分分离式算法可以保持积分的作用，同时减小超调量，改善控制系统的性能。

控制算法的方框图如图3所示。

图4是控制器在不同压力设定值下的响应曲线。因为系统漏气或者用户使用气压的缘故，伴随设定值的增加，压力波动值增大，达到稳态的时间会变长。

                                        图5 有无积分初始值时响应曲线的对比

图5是有无积分初始值时响应曲线的对比。此图中，采样时间为1s，采样点数115个。从图可得，有积分初始值的响应进入稳态的时间明显短于无积分初始值。

5 PWM控制

PI运算的结果被用于产生PWM信号。利用英飞凌捕捉/比较单元(CAPCOM1/2)产生PWM信号，在定时寄存器产生的溢出中断里调用PI算法，从而得到比较寄存器的数值。

PWM的执行周期要给与合适的选择。周期太短，也许会导致阀门的频繁开关，会缩短阀门使用寿命，同时可能造成对阀门的过度控制；周期太长，也就无法做到对气压的及时调节，无法掌握控制精度。程序中PWM的周期为10ms（阀门导通时间仅为3.4ms）。

6 结语

电子压力控制器基于双传感器负反馈，采用带死区的积分分离式PI控制算法，解决了压力控制的快速性和稳定性问题。该系统结构简单、工作可靠，实现了对气压的精密控制。