PID控制算法功能块

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：PID功能块提供了比例、积分和微分形式的计算控制。PID运算是非迭代或ISA标准的算法。只要偏差存在，PID功能将对偏差进行积分运算，即将输出向纠正偏差的方向进行。图7-16 PID控制算法功能块PID1.正向和反向作用通过选项参数CONTROL_OPTS中的“Direct acting”位来设置运动的正向或反向作用。若TRK_IN_D或TRK_VAL状态为不可用，输出跟踪功能将关闭，PID状态将回到正常操作状态。

这是标准的基金会功能块，如图7-16所示。PID功能块提供了比例、积分和微分形式的计算控制。

PID运算是非迭代或ISA标准的算法。在这种运算体系中，GAIN被作用在PID的各项上，比例和积分仅作用在偏差上，微分运算作用在PV值上。功能块在自动模式时，由于微分运算的介入，用户改变SP值不会引起输出量的扰动。

只要偏差存在，PID功能将对偏差进行积分运算，即将输出向纠正偏差的方向进行。当初级和次级过程的时间常数不同时，如果需要，PID控制可以构成串级调节。

图7-16 PID控制算法功能块PID

1.正向和反向作用

通过选项参数CONTROL_OPTS中的“Direct acting”位来设置运动的正向或反向作用。

如果“Direct acting”为“真”（1），偏差值即为PV值和SP值的差值：

Error＝PV-SP

如果“Direct acting”位为“伪”（0），即为“Reverse acting”（反向），偏差即为SP值和PV值的差值：

Error＝SP-PV

“Direct acting”位的默认值为0，即“Reverse acting”（反向作用）。

2.前馈控制

PID功能块支持前馈运算。FF_VAL输入由外部值提供，该值与控制回路中的干扰值成比例关系。此值由FF_SCALE和OUT_SCALE参数转换为输出量程标准。此输出与FF_GAIN相乘后加到PID运算输出上，如图7-17所示。

图7-17 前馈控制示意图

a）无前馈 b）有前馈

如果FF_VAL输出状态为无效，上次可用的值将被使用。当状态位恢复正常时，FF_ VAL的差值需与BIAS_A/M相减，以避免与输出的扰动。

3.PID常数

GAIN（K_p）、RESET（T_r）和RATE（T_d）是比例P、积分I和微分D运算的调节参数，其中GAIN是无量纲数，RESET和RATE是用秒来表示的时间参数。许多现有的控制器有几个或所有的参数用相反值进行调谐，例如“比例带”、每分钟的重复次数等。人机界面对这些参数一般都能适应用户的选择喜好。

4.旁路

当旁路方式工作时，SP值将不通过PID计算直接转换为OUT输出。当串级调节副环的PV是无效时，副环PID就使用旁路方式。

旁路方式运行的条件：CONTROL_OPTS中的“Bypass enable”位必须为真。

旁路方式参数为ON。

旁路参数ON/OFF开关控制旁路转换：默认情况下，只有在块模式Man或O/S时才可以转换。此外，当资源模块的FEATURES SEL中的“Change of bypass in an automatic mode”位为真时，控制模块也允许在自动模式下进行旁路切换。

为避免输出的扰动，旁路参数中有ON/OFF特别处理方式。当旁路切换为ON时，SP接受输出值OUT；在旁路切换为OFF时，SP接受PV的值。

5.输出跟踪

PID模块支持输出跟踪算法。在跟踪开关为ON时，允许输出强制改变为跟踪值。

为了激活输出跟踪功能，模块应满足以下条件：(www.chuimin.cn)

1）CONTROL_OPTS中的“Track enable”位必须为真。

2）目标模式为“Automatic”模式，即Auto、Cas、Rcas或Rout。

3）TRK_VAL和TRK_IN_D状态为可用，即状态是好或用STATUS_OPTS表示不确定状态也做好的用，“Use uncertain as good”位为真。