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DT-PID V2

发布日志

DT-PID 2.0.0 (2021.3.30上线)

主要功能

  1. 新增控制输出量状态state信息

  2. 优化部分参数接口

  3. 修复某些情况下,上一时刻控制量不能累加的缺陷

功能说明

DT-PID是最常见的单变量基础控制器,其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于工业过程控制,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。

比例系数Kp的增大将加快系统的响应,它的作用于输出值较快,但不能很好稳定在一个理想的数值,不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响,但有余差出现,过大的比例系数会使系统有比较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。

积分系数Ti能在比例的基础上消除余差,它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修整,减小稳态误差。

微分系数Td具有超前作用,对于具有容量滞后的控制通道,引入微分参与控制,在微分项设置得当的情况下,对于提高系统的动态性能指标,有着显著效果,它可以使系统超调量减小,稳定性增加,动态误差减小。

计算逻辑原理

公式1公式2

由此可推算公式3。其中公式4可以是控制器容器储存的上一时刻的输出,也可以是外部输入的参考值,本算法通过"控制量参考开关"进行切换。

使用流程说明

  1. 在AICS画布中拖入DT-PID组件, 点击画布DT-PID进入PID基础配置页面

    p1
  2. 选择批量输入配置进行参数配置,并点击确认保存

    p2
  3. 选择批量输出配置进行参数配置,并点击确认保存

p3

参数说明

输入端口参数

参数名

参数描述

参数默认值

参数范围

备注

比例系数

PID控制器关键参数kp

1

[1]

积分系数

PID控制器关键参数ki (ki=kp/Ti)

0

[2]

微分系数

PID控制器关键参数kd (kp=kp*Td)

0

[2]

控制变量上限

控制变量可执行范围的上限u_max

9999

控制变量下限

控制变量可执行范围的下限u_min

-9999

小于控制变量上限

控制变量增量上限

控制变量每步变化率的上限du_max

9999

控制变量增量下限

控制变量每步变化率的下限du_min

-9999

小于控制变量上限

设定值死区下限增量

被控变量设定范围的下限 dsp_low

0

小于0

[3]

设定值死区上限增量

被控变量设定范围的上限 dsp_high

0

大于0

目标设定值

被控变量的设定值 sp

0

被控变量测量值

被控变量的实际测量值 pv

0

前馈量

PID的前馈变量,只有连续前馈的差值才会作用到最终结果 ff

0

正作用/反作用

误差(sp-pv)的正反作用

是、否

算法开关

算法开关打开时算法输出,否则控制量op锁定不变并且是quality=0的坏值

是、否

[4]

手自动开关

自动为PID算法输出,手动为直接调用dcs信号输出

是、否

[4][5]

控制量参考开关

在自动模式下可用,打开后每一步的值都会参考dcs信号

是、否

[6]

手动dcs信号

外接的dcs信号,手动模式使用,同时作为自动模式的初始化信号 u_dcs

0

[1]

输入参数备注说明

  1. 该PID为增量式PID,如果仅有比例项系数(如kp=1, ki=kd=0),控制器增量恒du为0,此时请谨慎选择手动dcs信号。由于我们采用以手动dcs信号初始化,如果u_dcs为0, PID输出则恒为0。

  2. 请注意积分系数,微分系数的定义方式,其中Ti与Td是以秒为单位的积分时间与微分时间。公式中不包含的采样时间Ts 会在算法中考虑。

  3. 设定值死区上下限为0时意味着该功能禁用。

  4. 算法开关和手自动开关可以随时打开关闭

  5. 即使用了自动模式,也会采用手动模式作为第一步去初始化,所以dcs信号在两种模式下同样重要

  6. 打开后会把计算得到的du附加在手动u_dcs信号上,而不是在PID容器储存的上一时刻的输出u_pre。开关打开后DT-PID V2算法会变成原DT-PID算法,关闭后会变成原PID(电力)算法

输出端口参数

参数名

参数描述

u

计算得到的控制变量

state

PID控制器的状态

输出参数备注说明

state 参数是新引入的表示PID状态的值,在PID输入信号质量码都好的情况下会输出True, 单次接受到坏质量码仍会输出True,在连续三次以上收到坏质量码后会输出False作为警报。state只是作为提示输出,本身不参与任何控制器运算与执行。