温度是一个普通而又重要的物理量,在许多领域里,人们需对温度进行测量和控制,长期以来,国内外科技工作者对温度控制器进行了广泛深入的研究,产生了大批温度控制器,如:性能成熟、应用广泛的 PID 调节器、智能控制 PID 调节器、自适应控制等。本章节主要对一些控制器特性进行分析,以便选择适合的控制器应用于燃油锅炉。
本设计是一套燃油锅炉水温自动控制显示系统,绍了小型热水锅炉模糊控温系统中,环境温度与锅炉供水温度之间数学模型的建立,给出了以MCS-51系列单片机8031为核心实现模糊控制器的最小硬件电路系统及软件程序框图。
PID控制是连续系统控制技术中最成熟,应用最广泛的一种。在微机控制系统中,PID调节由软件完成。因此参数整定方便,控制器结构改变灵活,适应性强,特别适用于难以得到精确数学模型得工业对象得控制。
PID控制由比例、积分和微分控制组合而成的。这些控制的传递函数分别为Kp、Ki/S和KdS,其中Kp、Ki和Kd分别为控制器的比例、积分和微分系数。
目前,DDC系统大都采用增量型PID控制算式。其PID调节器输出增量为:△y(k)=y(k)-y(k-1)=Kp [e(k)-e(k-1)]+ Kie(k)+Kd [e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] 式中,y(k)和e(k)分别为第k次采样时刻的控制信号和偏差信号。Kp、Ki和Kd的取值均与采样周期T有关。
数字控制系统PID参数的整定,就是要确定Kp、Ki、Kd和采样周期T。参数设置合理与否,直接关系到系统的运行质量,在上述算式中,Kp、Ki和Kd的作用彼此独立,有利于检查各自对控制效果的影响。
理论分析与试验研究表明,增大Kp将减小系统的稳态误差,提高控制精度,但使系统相对稳定性降低,阻尼减小,振荡幅度变大。加入积分控制,使原系统的阶数加一。积分的作用使消除偏差,提高系统的稳态性能,积分控制只对瞬态变化有效,对偏差的变化趋势进行超前调整,故能改善系统的动态性能,加大阻尼,减小超调量。
常用的控制算法为PID,但由于条件稍有变化,使系统参数改变,则PID参数(T,Kp,Ti,Td)也将需调整,否则将影响控制精度和动特性。本温度控制系统以8031单片机为核心,采用模糊控制的方法,由于它是按照人的思维方法进行控制,所以当被控对象的参数变化时,系统的温度仍可得到较为理想的控制。