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说明文档-PID控制在控温校准中的详细功能说明


日期作者版本说明2020.12.16Mr.ZhengV1.1基于PID控温的第一次说明


目录
前言一、PID是什么?它有哪些优点二、PID控温中各参数的作用,如何调节1.需要用到的参数说明2.PID控温曲线示意图解3.控温七种参数优缺点与数值设置要求
总结


前言
对许多工控系统来讲,控温精度越高,越能抢占产品市场,那么我们在设计逻辑的时候经常会用到的是PID控温校准过程,下面我将完全从实战经验入手,详细讲解PID控温的优点、PID控温中各参数的作用、如何调节PID参数实例。
一、PID是什么?它有哪些优点
PID是比例-积分-微分控制器,易于设计,直到现在依然是业内应用最多最广的控制器。编程实现PID调节不难,难点在于参数调节校准上。
二、PID控温中各参数的作用,如何调节
1.需要用到的参数说明

控温使用了加热和制冷机,下文分别叫做加热器和压缩机(半导体制冷片不常用,用压缩机);


在这里插入图片描述


加热器(功率可控)五个参数:P,I,D,上阈值,下阈值;


压缩机(功率不可控)两个参数:上阈值,下阈值;


2.PID控温曲线示意图解

PID控温曲线图


PID控温曲线第一段波段,加热器打开,超过控温上阈值时,加热器关闭,若超过压缩机上阈值,压缩机启动,温度缓慢下降; 第二段波段,温度下降到压缩机下阈值时,压缩机关闭,停止制冷,温度降到控温下阈值时,加热器打开,温度回升,接到第一波段升温回调过程,周期往复控温; 因为有P,I,D的调节,控温过程的波动会越来越小,慢慢达到一个控温的稳态波动区,这个时候的理想情况就是上限不超过设定温度+0.5,下限不低于设定温度-0.5。


3.控温七种参数优缺点与数值设置要求
参数说明缺点要求加热器P比例系数,P越大,加速度越大,从零开始上升曲线越陡,加热速度越快P太大容易加热过冲超调形成m1那个上升波段:P太小上不去设定温度,只会很接近P理论上应该小点,减弱过冲效应,但是不能太小,太小的话上升会非常缓慢,所以设置区间为1-0.1,具体数值测试看什么情况下过冲小且加热速度不算慢加热器I积分参数,理论上无过冲情况下曲线会无限接近于设定温度而不会超过此设定温度,这时候积分参数就起作用了,他的作用:根据时间流逝不断积累功率令其最终积累到突破设定温度太大的话,它会引起伪过冲,积累时间太短就超过了设定温度:太小的话,积累过慢,PID控温稳定耗时就太久了I实际情况最好赋值区间0.01到0.005加热器D微分控制器参数,影响曲线稳定过程的抖动特性本次PID控温暂不要求使用写零即可加热器上阈值加热器加热过程,当温度超上阈值时,关闭加热器没有缺点,尽量调这个,在压缩机没启动的时候就让加热器关闭第一次可设成0.2,设小点早点关闭加热器加热器下阈值没打开加热器的时候,温度下降到下阈值时,加热器启动开始加热没有缺点,环境温度低就把这个调小点,让加热器多工作第一次可设成1,这个是让加热器启动的阈值压缩机上阈值升温过程压缩机没开,升温升到上阈值后,压缩机打开,开始制冷因为压缩机功率不能调,所以在正常情况下,尽量调加热器,避免压缩机的启动!第一次可设成0.4,设大点避免频繁启动压缩机压缩机下阈值压缩机开启着的时候,温度下降,降到下阈值才会关闭压缩机因为压缩机功率不能调,所以在正常情况下,尽量调加热器,避免压缩机的启动!第一次可设成0.4,设小点能让压缩机早点关闭防止温度降得太快超调
总结
PID控温参数调节,最优先考虑的应该是加热器的五个参数调节,优先调整加热器数据,重点调整P与控温上阈值下阈值;对于压缩机的调节,应该尽量避免压缩机启动,上阈值设大点,下阈值设小点。 不同工作环境温度下的PID参数调节可能有所不同,尽量确保温度波动范围在±0.5℃内。

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