1、Ziegler Nichols方法（简称ZN算法）是基于简单的被控过程的Niquist曲线的临界点计算PID参数初值的方法。它采用的整定准则是要求系统的暂态过程衰减率为0.75，其最大优点是计算方法简单，使用方便。但实际过程中，许多工业对象对自动控制系统的要求各不相同，生产过程的暂态衰减率不同于0 75。因此，本文采用修正的ZN整定方法，即利用41的衰减比性能准则获得PID参数的初始值。给系统施加一阶跃输入U（可取U为40%功率），由于温度控制系统有一S形响应曲线，可以利用一阶延时系统进行近似：U（s）T（s）Kes/（1 Ts） 假如温度达到50%和75%时所用的时间分别为：t1、t2，如图
2、11。则根据ZN调谐器调谐准则：利用这种方法可以方便地得到PID参数中的比例系数Kp、积分时间常数Ti和微分时间常数Td的初始值。2自校正PID调节器的调节原理 常规PID调节器经离散化处理后的动态方程可表示为（增量法）：式中，T为温度控制周期，在微机自动温控系统中，通常T在25 s。由式（22）可以看出，只需确定T、P、Ti及T d,A、B、C均为常数。如果将上述各参数代入式（21），即可实现常规的PID控制。但在实际运行过程中，由于系统各种参数并不是恒定不便的。因此，为了使系统始终运行在最佳状态，运行过程中必须实时调整P、Ti及Td参数。从式（22）可以看出，A、B及C相互依赖相互影响，实
3、时调整A、B及C参数，也能使系统达到最优。设：在实际控制过程中只要根据系统的误差实时地调整参数U（t）、V（t）及W（t）的值，就能够使控制过程达到最优。3自校正PID调节器的设计 式（23）给出了自校正PID调节器的控制算法。在炉温微机自动控制过程中，为了编程方便以及加速PID在线整定速度，采用变步长的参量叠加的处理方法更为有效。首先将采样值与给定值的误差的绝对值分成若干个区间（笔者在实际温度自动控制过程中将其分为5个区间），例如，16Xn20，12Xn16，8Xn12，5Xn8，2Xn5，在不同的温度区间使用不同的步长式中为绝对值等于1的系数。k为与误差有关的量，即参数整定的步长。k值从理
4、论上可自由确定，但实际上根据笔者实验表明，k值取0.52.0较为合适。 式（31）中，首先将采样值与实际值进行比较，确定Xn所在的区间，然后，按照不同的区间采用不同的计算公式。对于整个控制过程，计算机程序的实现如下：当Xn25时，取U（t）=0，V（t）0，W（t）0，当Xn20时：取U（t）=k，V（t）=k,W（t）=k，并按比例算法进行控制。当Xn进入设定的区段后，按式（31）加入自校正PID运算程序（即U（t）、V（t）、W（t）的初值为0）。程序的步骤为：首先将U（t）与V（t）固定，调整W（t） 由于温度信号的变化滞后较大，PID参数的调整周期应比采样周期大一些。具体的整定时间间隔
5、应根据炉子的滞后时间决定（笔者使用的炉子由通电到温度信号响应大约为5 s，因此，笔者选用的整定时间间隔为10 s）。在第一次调W（t）时，取1，W（t）=W（t） WTBZk n（n为Xn所在区段），然后进行PID运算。在以后每次调整W（t）时，则首先应计算Xn1n，若差值小于0，说明所加步长的方向错误，此时，取1，重新计算。若差值大于0，说明所加步长方向正确，k/2 n仍取前次调整时的值进行计算。这个过程一直进行到Xn1n 又一次小于0，则转入调整下一个参数。即固定W（t）与U（t）调整V（t）。视W（t）与U（t）为常量，V（t）为变量调整V（t）的过程与调整W（t）的过程基本类似，仍然是
6、先取1，计算V（t）V（t）k/2 n，从第二次调整V（t）开始，就必须计算Xn1Xn，以判断所加步长的方向是否正确。如果正确就继续，否则取1，由式（31）和式（23）计算反馈控制量的增量，直到Xn1Xn第二次小于0，然后再固定V（t）与W（t）调整U（t）。视V（t）与W（t）为常量，U（t）为变量 这个过程同调整V（t）与W（t）的方法类似。当这个过程完成后再重新回到W（t）过程，完成一个调整周期。上述过程循环进行，直到Xn1Xn小于定标误差。一旦系统误差大于定标误差便开始调整，这样，系统将一直工作于最优状态。系统达到定标误差后，将调整后的PID参数存盘（对于PC控制系统）或EEPROM（
7、对于单片机控制系统），当下一次开机运行时，系统将会很快稳定在最优状态。4利用人工智能减小振荡 对于许多多段温度控制系统，当温度达到给定值时，温度曲线总会产生振荡现象。为此，笔者采用了智能判断的方法对振荡进行了抑制，收到了良好的效果。利用人工智能抑制振荡的方法如下：在升温阶段，当30Xn1Xn5时，让系统按曲线升温。升温速率可根据系统的滞后情况设定为15。同时系统按照曲线升温阶段的自校正PID控制算法进行控制，只是控制量为升温速率。当Xn1Xn5时，将速度升温的PID参数值定为恒温控制时的PID参数初值。根据实验发现，采用这种控制方法总能使系统达到最佳控制效果，系统没有超调，并且PID参数的整定
8、在速率升温结束后的几分钟内就能达到稳定。5分析讨论 已经分析了PID参数的自动在线整定算法。但对编程来说仍较复杂。事实上，A、B及C 3个参数相互依赖，相互影响，在过程达到最优时，A、B、C 3个参数并不是惟一的，因此，在实际控制过程中，可以只改变A、B、C3个参数中的任意两个参数就能使系统达到最优。图51为固定参数C，利用计算机自动在线整定A和B所得到的实际炉温控制曲线。其中恒温温度为1800的曲线是在100kW的真空炉中测得（100kW干式变压器，源极控制，发热体为石墨），恒温温度为500的曲线是在实验电阻炉中测得，两种温度控制曲线均达到了1的控温精度，并且没有超调。6结论 利用温升阶跃曲
9、线，按照41的衰减比，使用改进的ZN算法，可获得PID参数中的比例系数KP、积分时间常数Ti和微分时间常数T d的初始值，并通过计算获得A、B、C的初值。将自校正PID算法用于工业加热的自动温度控制系统，可以使控制系统一直处于最优状态。增量式PID的算法方程为：其中，U（t）,V（t）,W（t）可根据不同的温度区段，由系统自动整定获得。在实际使用中可以只改变U（t）、V（t）、W（t）中任意两个参数，而固定另一个参数，也能达到最优控制的效果。当实际温度距标定温度30时，人工设定一升温速率并利用PID参数自整定算法进行控制，可以使升温曲线平稳地过渡到恒温阶段。这样，进入恒温阶段后，PID参数可以
10、更快速地达到最优。参考文献 1罗宗虔，罗红斌含权函数的PID算法及其在炉温微机控制中的应用冶金自动化，198972夏红，等PID自适应控制信息与控制，1996.6 3胡晚霞，等PID控制器参数快速整定的新方法工业仪表与自动化装置，19965 4朱麟章试验参量的检测与控制北京：机械工业出版社，1989基于PLC的PID自适应控制器在调速系统中的应用作者：佚名来源：本站原创点击数：20更新时间：2006-2-22文章录入：admin摘要介绍了由PLC控制实现的神经网络PID自适应控制器。实验表明，该技术对于提高控制精度是行之有效的，具有在调速系统中推广应用的价值。 关键词PLC；PID控制器；神经
11、网络；直流调速系统 1引言系统是针对制氧机厂W160型落地镗床X、Y、Z3个进给最高转速为3 000 rmin，最低转速30 rmin的直流电动机，实现静态无静差S0、调速范围D1 000；动态电流超调量i5、速度超调量n10无级调速系统。直流可逆双闭环调速系统中，需要两级PID控制器进行调节，但要实现如此高精度的调速，单纯采用常规的PID控制器，很难达到系统的要求。随着神经网络理论的发展，将应用最广泛的PID控制器与具有自学习功能的神经网络相结合，已成为智能控制的一个新方向，并在这一方面取得了一些研究成果2，3。其中由单神经元构成的PID自适应控制器，是将PID控制规律融进神经网络之中，实现
12、神经网络与PID控制规律的本质结合，共同完成PID自适应调节。其网络结构如图11所示，它是由比例、积分、微分3个单元组成的一种动态前向网络，各层神经元个数、连接方式、连 接权值是按PID控制规律的基本原则和已有的经验确定的，能够保证系统的稳定和快速收敛。文中用PLC实现神经网络PID自适应控制，并应用于直流逻辑无环流可逆调速控制系统，使系统的控制精度达到了只有理论上才能实现的无静差。2PLC控制系统的组成根据W160型落地镗床直流调速系统动、静态性能指标的要求，考虑到该设备的控制设备、器件数量多、对系统运行安全可靠提出的更高要求，采用高可靠性的 PLC作为控制核心，以晶闸管为执行机构的直流调速
13、控制系统，取代原设备的交流电动机发电机直流电动机庞大的调速系统。PLC实现的调速系统如图2 1所示。系统主要由两部分构成，系统框图如图22所示。其中PLC实现神经网络PID自适应控制器与逻辑无环流双闭环的控制部分，长划线点点虚线框内为（V-M）三相桥式晶闸管电动机系统，GT为V-M系统的晶闸管触发电路，它由硬件实现。短划线虚线框内为换向软开关，由PLC软件实现。该系统为速度、电流双闭环调速系统，也就是说PLC对这3个模拟输入信号分别进行速度调节器和电流调节器相串联的两级PID运算，向晶闸管的触发电路给出移相电压信号。所以，系统跟随的快速性及控制精度关键取决于PID调节器的设计和调节精度。采用单
14、神经元组成的PID自适应控制器，既有传统PID控制器的优点，又有神经网络的并行结构和学习记忆功能，并且结构简单，易于实现，所以它更适合于控制系统。3PID自适应控制器 常规PID控制算法为：式（3-2）中T为采样周期，Kp是比例系数，K1=Kp=TI是积分比例系数，KDKPTD是微分比例系数。根据上式，组成由两层线性神经网络构造的控制器，如图11所示。以梯度法可得神经网络PID控制系数修正式：其中r为系统给定值，Y为系统输出值，Lr为学习步长：0Lr1对于Wi的初值及学习步长，它不仅关系到是否达到全局最小点，而且也影响学习时间的长短4。对于该文所针对的高精度、快响应系统尤为重要。4基于PLC的
15、自适应控制方法在直流双闭环调速系统中，为了提高系统响应的快速性和限流的必要性，电流内环仍然采用传统的PI调节器，而转速环则采用神经网络PID自适应控制器，以提高系统的鲁棒性。这两级相串联的PID运算都由PLC实现，把这一运算环节作为中断程序来处理。PLC的PID自适应控制中断处理子程序流程如图41所示。根据系统所要实现的功能以及PLC顺序执行程序的特点，编写PLC的程序。选用西门子公司S7200系列的PLC进行系统配置。根据逻辑无环流可逆直流调速系统实际运行的要求，PLC主要实现了两级串联PID自适应调节及逻辑换向。同时，还实现了系统保护功能和系统显示功能。5结束语用PLC实现的神经网络PID
16、自适应控制器应用于调速系统，控制精度高，而且经济可靠、抗干扰能力强，在允许负载、电枢电阻和转动惯量变化的范围内，都能保持响应的快速性以及无静差、无超调的优良性能。它特别适用于机床控制系统，既可以实现调速部分，同时也可利用PLC顺序控制的应用特点，替代其余的继电器控制部分，这样可使系统结构紧凑，便于维护。I have already said, in previous Books, that God had two purposes in deriving all men from one man. His first purpose was to give unity to the human
17、 race by the likeness of nature. His second purpose was to bind mankind by the bond of peace, through blood relationship, into one harmonious whole. I have said further that no member of this race would ever have died had not the first two （Adam and Eve） - one created from nothing and the second fro
18、m the first - merited this death by disobedience. The sin which they committed was so great that it impaired all human nature - in this sense, that the nature has been transmitted to posterity with a propensity to sin and a necessity to die.When a man lives according to man- and not according to God
19、- he is like the Devil.When man lives according to himself, that is to say, according to human ways and not according to God ss will, then surely he lives according to falsehood. Man himself, of course, is not a lie, since God who is his Author and creator could not be the Author and Creator of a li
20、e. Rather, man has been so constituted in truth that he was meant to live not according to himself but to Him who made him - that is, he was meant to do the will of God rather than his own. It is a lie not to live as a man was created to live.Man indeed desires happiness even when he does so live as
21、 to make happiness impossible. The happiness of man can come not from himself but only from God, and that to live according to oneself is to sin, and to sin is to lose God.Moreover, our first parents （Adam and Eve） only fell openly into the sin of disobedience because, secretly, they had begun to be
22、 guilty. Actually, their bad deedcould not have been done had not bad will preceded it; what is more, the root of their bad will was nothing else than pride. For,pride is the beginning of all sin.- And what is pride but an appetite for inordinate exaltation? Now, exaltation is inordinate when the so
23、ul cuts itself off from the very Source （God） to which it should keep close and somehow makes itself and becomes an end to itself. This takes place when the soul becomes inordinately pleased with itself, and such self-pleasing occurs when the soul falls away from the unchangeable Good which ought to
24、 please the soul far more than the soul can please itself. Now, this falling a way is the soul s own doing, for, if the will had merely remained firm in the love of that higher immutable Good which lighted its mind into knowledge and warmed its will into love, it would not have turned away in search
25、 of satisfaction in itself and, by so doing, have lost that light and warmth. And thus Eve would not have believed that the serpent s lie was true, nor would Adam have preferred the will of his wife to the will of God.This life of ours - if a life so full of such great ills can properly be called a
26、life - bears witness to the fact that, from its very start, the race of mortal men has been a race condemned. Think, first, of that dreadful abyss of ignorance from which all error flows and so engulfs the sons of Adam in a darksome pool that no one can escape without the toll of toils and tears and
27、 fears. Then, take our very love for all those things that prove so vain and poisonous and breed so many heartaches, troubles, griefs, and fears; such insane joys in discord, strife, and war; such wrath and plots of enemies, deceivers, sycophants; such fraud and theft and robbery; such perfidy and p
28、ride, envy and ambition, homicide and murder, cruelty and savagery, lawlessness and lust; all the shameless passions of the impure - fornication and adultery, incest and unnatural sins, rape and countless other uncleannesses too nasty to be mentioned; the sins against religion - sacrilege and heresy
29、, blasphemy and perjury; the iniquities against our neighbors - calumnies and cheating, lies and false witness, violence to persons and property; the injustices of the courts and the innumerable other miseries and maladies that fill the world, yet escape attention.It is true that it is wicked men who do such things, but the source of all such sins is that radical canker （sinfulness） in the mind
