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西门子PID控制器模拟器使用方法简介

bigegpt 2025-01-31 12:00 9 浏览


前 言

上周《PID是什么及在TIA平台上的应用(附:PID模拟器)》发布后,很多剑控友人询问PID模拟器的使用方法,因此,今天我专门写一篇了《PID控制器模拟器使用方法简介》,希望能帮到有需要的朋友们

附件中的这个工作表模拟了一个简单的液位控制。采用 PID 算法模拟过程,你可以将自己实际的条件输入到其中,通过更改 PID 的值来找到最优的参数,条件要尽量跟事实相符,这样就可以大大缩减调试的时间。

1

模拟器简介

采样时间t = 1s。系统最初处于稳定状态,可设置的输入流量等于输出流量(参见表格“计算”,单元格 J21)。

在 t = 0 时,它通过泵对排放管路进行阶跃干扰(参见“计算”单元 J24)。

通过质量平衡计算实际水平(现值)(参见“计算”页,单元格 C44:C2116)。显然,在实际情况下,有一个液位变送器“读取”并在控制器上与 PV 通信。

可以在系统中放入一个死区时间(参见“计算”,单元格 J25),只是为了查看对 PID 控制器的影响。

算法 PID 确定对调节阀的控制动作,从而改变进口流量。

控制阀具有线性特性:Fin= %开度阀/ 100 * Fmax, in。

要禁用微分动作,只需设置 Td = 0(参考单元格 J8 中的“计算”),而要禁用积分动作,单元格 J9 中设置值为 0 即可。

2

模拟器调节

以下数据框中,粉色的数据是可以修改的,蓝色数据是计算而来,不能修改。

以下为控制器参数的设置

其中 :

KP,代表比例(Proportional)作用

TI,代表积分(Integral)作用时间

TD,代表微分(Derivative)作用时间

积分 on(1)/off(0),1 为打开积分作用,0 为关闭积分作用

Opening valve,为输入流量除以输出流量乘以 100(参考单元格 J21/J17*100)

Controller action,为正反馈或者负反馈

Direct,若 PV > SP 时,则 CO(控制器输出信号)增大

Indirect,当 PV > SP 时,则 CO(控制器输出信号)减小

以下为过程参数的设置

其中 :

Control valve,为阀门的类型

Fail close,代表常闭阀 Fail open,代表常开阀

Fmax in,为输入流量

液位最低值,代表液位最低值

液位最高值,代表液位最高值

设定值 (SP),为设定值

Fout=Fin,为输出流量

直径,为容器直径,单位(m)

Section,为死区部分

干扰,为稳态误差

死区时间,为死区时间

3

PID 调试

为了便于调试,现将输出图形和参数设置放在了同一页面,方便查看,便于修改参数。

可以首先根据实际情况填写控制器的类型,是正反馈还是负反馈,控制阀的类型是常开阀还是常闭阀,进出流量的大小,储罐的高低液位等条件,通过调整 PID 的参数来观察图形的变化。

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