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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