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基于智能控制的pid控制方式的研究

来源:二三娱乐
2020.05测试工具基于智能控制的PID控制方式的研究陈文静(甘肃钢铁职业技术学院,甘肃嘉峪关,735100)摘要:随着PID技术的发展,以及工业生产自动化的发展的智能需要,基于智能控制的PID控制技术应运而生。本文围绕智能控制的PID控制方式进行了探究,主要探究了PID控制方式的智能化结构、原理、功能等。关键词:智能控制;PID;控制方式;原理和功能Research on PID Control Method Based on Intelligent ControlChen Wenjing(Gansu Iron and Steel Vocational and Technical College, Jiayuguan Gansu,735100)Abstract: With the development of PID technology and the intelligent needs of the development of industrial production automation, PID control technology based on intelligent control came into being. This article explores the PID control method of intelligent control. It mainly explores the intelligent structure, principle, and function of PID control method.Keywords: intelligent control; PID; control method; principle and function1 常规PID控制方式的特点及缺点

1.1 常规PID控制方式的特点

常规PID控制方式是指由P(比例控制)、I(积分控制)、(微分控制)D三部分组成,其运行原理为当数据输入到控制系统后,由比例控制负责计算误差信号,计算出静态误差值;再由积分控制控制系统的输出增大模块,以时间积分为坐标值,不断缩小静态误差值,使其不断缩小直至为零;微分控制系统是在积分控制无法将静态误差值缩小至零时,而引入的一种控制方式,微分控制能够对缩小后的静态误差值进行计算,使其进一步缩小,对误差范围进行抑制,以调节工业生产中控制系统的稳定性。

足,当应用在静态或模型参数较为稳定时,其精准度较高;而当应用到动态数据较多的系统或模型参数时,其系统精准性较低。在对整个控制系统的管咯上,PID控制系统只能够调节局部的数据,而不能够有效的调节整个控制系统,对于静态数据和动态数据之间的误差并不能够有效的消除,只能够起到抑制的作用。

2 智能控制的特点及功能

2.1 智能控制在PID控制系统的应用概述

鉴于常规PID控制系统的缺陷,为了能够增强控制系统调节动态数据、消除静态误差值的能力,越来越多的研究者将智能控制引入到常规PID控制系统之中。不同于常规PID控制系统的简单结构,智能控制下的PID控制系统,在具有常规PID控制系统的功能基础之上,又融入了计算机、人工智能、信息技术等多学科,赋予了PID控制系统更为强大的功能,尤其是增强了PID控制系统在动态信息技术方面的处理能力,有效的消除了静态误差值。智能控制下的PID控制系统运算能力大大增强,针对复杂环境下的运算能力大幅度增加。从系统结构上来说,智能控制下的PID控制系统由以下几种结构组成:二元结构、三元结构、四元结构。其中二元结构是指人工智能与自动控制技术相结合;三元结构是指人工智能、自动控制技术、运筹学相结合;四元结构是指人工智能、自动控制技术、运筹学、系统论相结合的一种智能控制技术。

1.2 常规PID控制方式的缺点

常规PID控制方式以其成本低、可靠性高的特点,在工业生产领域得到了广泛的应用,随着应用范围的扩大,常规PID控制方式的缺点逐渐暴露,具体表现在常规PID控制方式的比例控制、积分控制、微分控制方面。在比例控制上,为了能够减小系统中的静态误差,比例控制常常需要放大相关参数,而相关参数的方式,会使比例控制范围增大,从而导致更多的静态误差值出现,并最终影响精确控制的结果,致使工业生产系统产生故障。在积分控制上,积分控制能够有效的降低静态误差值,提高PID控制系统的控制精准性。但积分控制容易随着时间积分的增大,在计算时出现滞后性,未能在第一时间计算出静态误差值,影响积分控制的结果。在微分控制上,微分控制虽然没有比例控制、积分控制的缺陷,但微分控制的抗干扰能力较弱,当遇到较为强烈的外部干扰时,如电磁干扰、环境干扰时,微分控制的计算方式往往失去精准性。此外常规PID控制方式中,对动态控制方式的适应不

2.2 智能控制下的PID控制系统特点

从目前的智能控制下的PID控制系统结构来看,智能控制使常规PID控制技术呈现出新的发展特点:(1)高效率。区别于常规PID控制系统,智能控制下的PID控制系统在运筹学、计算机等学科的加持下,能够大幅度的提高PID控制系统

117测试工具的运算效率,提高对不同数据的处理能力,尤其是复杂环境下、复杂参数的有效处理,从而大大减缓了PID控制系统在多线程任务中的运行压力,保障了各控制系统的稳定运行,因而具有高效率的特点。(2)实时性。工业自动化控制强调实时性,实时性是精准作业的保障,一切控制命令的传达均要在第一时间,才能够使PID控制系统的各模块准确执行。智能控制下的PID控制系统在信息技术的辅助下,通过遍布PID控制系统的传感器和通信线路,能够及时的将PID控制中心的指令,传递给各功能模块,并在运筹学的辅助下,计算各功能板块的运行状态,从而保障了智能化控制系统的精准作业。智能化。在人工智能技术的辅助下,智能控制下的PID控制系统能够具备智能化的特点,人工智能具有一定的学习、记忆能力,能够把常规的作业状态记住,并随着学习的增多,在无需人员操控的情况下,根据人工智能的计算结果,便可以对PID控制系统进行自动调节,从而保障了PID控制系统的连续稳定运行。2.3 智能控制下PID控制系统的功能在智能控制技术应用到PID控制系统后,使PID控制系统具备了更为强大的功能:(1)学习功能。智能控制技术能够使PID控制系统具备学习的功能,根据预设的运行程序,PID控制系统能够自动执行一些任务,并随着执行任务的增多,PID控制系统自动记忆一些新内容,并在大数据、运筹学技术的辅助下,使PID控制系统能够学习到新的作业方式,并对现有的作业方式进行精简,从而不断的提高PID控制系统的运行能力和控制能力。(2)自适应功能。根据预设在PID控制系统中的程序,智能控制下的PID控制系统具备了自适应功能,在从传感器感知周围环境后,根据人工智能所计算的结果,PID控制系统能够根据所判定的环境,调整PID控制系统,使PID控制系统适应作业环境,保障作业的准确性。自适应功能与学习功能相辅相成,随着学习功能的逐步完善,自适应功能也将日益强大。(3)自动控制功能。在智能控制下的PID控制系统,能够具备自动控制功能,常规的PID控制系统也具备自动控制功能,但其自动控制功能人为干预的成分较多。而智能控制下的PID控制系统,对人力的依赖大大降低,只需将控制命令输入到自动控制系统之中,PID控制系统便能够执行,而无需人员的看管。

3智能控制在PID控制系统中的应用分析

3.1 PID智能控制类型

从PID智能控制结构原理上来看,PID智能控制是常规PID控制系统与智能控制模块的组合体,在智能控制模块的辅助下,对PID控制系统实现智能控制。PID智能控制由专家控制、模糊控制、神经网络控制等几种控制方式组成:(1)专家控制是指在PID控制方式中,基于PID控制的理论、规则,对PID控制系统进行严格的管控。专家控制方式对于输入到PID控制系统的参数有着较高的要求,需要保障参数的准确性。此外PID控制系统在运行过程中,对于动态参数会进行甄别,当发现不符合PID控制理论和规则的参数时,会发出

1182020.05警报,以保证PID控制系统的运行安全。虽然专家控制方式较为严格,但在专家模式下的PID智能控制系统,能够最大限度的消除异常因素对PID控制系统运行的干扰。(2)模糊控制是在PID智能控制系统中,针对动态参数进行计算和调整的一种控制方式。模糊控制弥补了专家控制方式严格遵循PID控制规则的缺陷,能够与专家控制相互配合,容纳更多的计算数据。在模糊控制方式中,只需要一个动态的目标函数,便可以对该目标函数进行计算,经过模糊控制方式的计算,使PID智能控制参数进行计算与调节,从而保障了PID控制计算结果的准确性。(3)神经网络控制方式。神经网络控制方式是一种非线性控制方式,也是应用了人工智能计算方式的一种技术。在神经网络控制方式中,能够对输入和输出到PID控制系统中的参数进行计算,并对该参数在PID控制系统中的运行过程进行记录,以计算出更佳的运算结果,使PID控制过程更加精准、便捷。无论哪一种控制方式,都需要根据控制方式的特点进行匹配,确保PDI控制方式的正确使用。3.2 PID智能控制在温湿度控制中的应用温湿度控制的变化系数较大,在应用常规PID控制技术时,常常存在着滞后调节的现象,在将智能控制应用到温湿度PID控制系统后,运用智能控制中的模糊控制技术,能够有效的解决PID控制系统的滞后性问题。

3.3 PID智能控制在回流焊机中的应用

PID智能控制在回流焊机中的应用较为广泛,回流焊机对温度的变化较为敏感,关系到回流焊机是否能够正常的运行。在将模糊控制和神经网络控制方式应用到回流焊机的PID控制系统后,能够使回流焊机的PID控制系统智能化和自动化。PID智能控制具有抗干扰性较强的优点,与回流焊机的工作环境相匹配,回流焊机的工作环境,尤其是户外环境较差,容易受到周围环境的负面影响。在PID智能控制系统的辅助下,回流焊机能够实现智能调节,从而保障回流焊机的稳定于小宁。在回流焊机的温度控制上,PID智能控制中的神经网络控制能够记忆回流焊机的最佳工作温度,并通过传感器监控回流焊机的温度变化,当温度低于回流焊机的最佳工作温度时,便能够通过PID智能控制对温度进行调节,保障了回流焊机工作的稳定性。

4 结语

在智能控制的辅助下,PID控制系统的智能化、自动化水平大幅度提高,比起常规的PID控制系统,具有更高的工作效率。在将PID控制系统与智能控制相结合的过程中,需要对PID控制系统进行优化,确保智能控制系统能够与PID控制系统密切结合,发挥出智能控制的优越性,提升常规PID控制系统的工作效率。

参考文献

[1]杨帆.多电机速度同步控制系统研究[D].安徽工业大学,

2016, 5.

[2]付晓飞.基于智能PID的超临界机组协调控制研究[D].

华北电力大学, 2013, 12.

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