探讨：关于大时滞加热系统PID相关参数的整定

只看该作者 · 2020-5-30 09:56

传统的PID控制中，有较大时间滞后的加热系统是比较难整定的，很多研发工程师对于类似的加热系统都是一筹莫展，我开这个帖子就是想探讨一下如何处理类似的案例。
首先，先大致说明一下大时滞加热控制系统的特点，如图为常规的加热系统参数整定过后的情况，从图上可以看出各项指标都比较理想。

只看该作者 · 2020-5-30 10:05

大时滞加热控制系统按我的理解，应该是如图所示（延时大、升温快、同时满足延时大和升温快），由图可见，按常规方法整定好的PID控制参数，在系统的延时参数发生较大变化时，其控制指标急剧劣化。

只看该作者 · 2020-5-30 10:16

本帖最后由 ColeYao 于 2020-5-30 11:06 编辑

首先看一下，是否对于大时滞的加热控制系统，重新整定PID参数是否可以解决问题，附图是针对三种情况重新整定后的加热波形图。显然升温快的图形还马马虎虎（但将升温速率由100度每分钟提高到500后重新PID整定也出现异常），大时滞的以及升温快且大时滞的重新进行PID整定已无法满足加热系统的指标要求。（备注：常规的PID整定会隐含对升温时间和速度的限制，因而会导致整定失败，如果取消对升温时间的限制要求，那么是可以整定出来的，详见下面的楼层）

只看该作者 · 2020-5-30 10:26

本帖最后由 ColeYao 于 2020-5-30 10:35 编辑

解决大时滞加热控制系统的办法：一种是减小每次调整的功率值，每次少调一点，温控波形就不容易振荡了，不过缺点也比较明显，一是难整定，二是升温速度比较慢，差不多比常规的加热系统升温时间慢一倍以上，这种方法也是大多数研发工程师能想到的方法，不过难整定说明工作效率低，升温时间慢说明加热系统的指标比较差，这种费力不讨好的做法让很多研发工程师都无法奈何：我已经尽力了，但是目前的技术水平只能做到这样，不信你找别人过来试试，肯定还不如我做得好！

只看该作者 · 2020-5-30 10:59

本帖最后由 ColeYao 于 2020-7-10 16:58 编辑

其实，大时滞的加热控制系统还有更好的解决方案，思路和上面差不多，就是把对加热功率的小幅调整改为对时间的小幅调整，更改后可以避免上述的两个重大缺陷，有这方面需求的建议下载一下加热控制系统仿真工具软件1.05版，自己动手运行软件试试，具体的效果如附图所示。如果是没这方面需求的建议当小说一样随便看看就好，软件是作者研究加热算法自己做的工具软件，绿色免费的，不限制非商业使用。
PID仿真工具软件及预测式负反馈控制整定请参考9F的帖子，工具软件作者不提供任何技术支持及义务咨询业务，有需要咨询相关问题的需按占用的时间付费，介意的请勿扰，谢谢（9F帖子密码：

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最后多说一句，仿真软件不能代替实际操作，最终结果还是要看实际加热系统运行效果，仿真软件的意义在于帮助理解各项参数，更快地验证一些局部参数变化时加热系统的变化趋势！
Ps: 红线-当前温度；蓝线-当前功率；绿线-环境温度。

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只看该作者 · 2020-5-30 11:37

感谢分享，楼主对PID了解很深，在戈壁坛分享过很多PID的资料

只看该作者 · 2020-7-5 13:20

不好理解。请问楼主，
PWM周期单位是什么？
控制周期怎么定义的？按我的理解，控制周期就是PWM周期。但你的软件这两参数可以随便填。
PwmOff不勾选是直流加热？

只看该作者 · 2020-7-6 08:42

本帖最后由 ColeYao 于 2020-7-6 09:02 编辑

ailingg 发表于 2020-7-5 13:20
不好理解。请问楼主，
PWM周期单位是什么？
控制周期怎么定义的？按我的理解，控制周期就是PWM周期。但你的 ...

PWM周期是翻译错误，翻译成PWM频率更准确一些，就是PWM脉冲数每秒，反应的是PＷＭ对应的分辨率高低。控制周期就是按指定的算法计算一次更新ＰＷＭ周期的时间，可以与PwM周期不同。 PWM不勾选就不考虑过零触发，如果要模拟过零触发的情况，需要假设过零触发的条件是比较理想的状态，即加热器每次开和关的时间点刚好在过零附近(主要用于评估PWM分辨率受限制时整个系统的控制精度大致情况以及探讨在此情况下是否有参数可以优化提升整个系统的控制精度)。

只看该作者 · 2020-7-8 16:47

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