智能PID控制調(diào)節(jié)及應(yīng)用研究

李芮宇

摘 要 就目前而言，我國(guó)各領(lǐng)域在新時(shí)代下迎來(lái)了全新的發(fā)展契機(jī)，伴隨著工業(yè)自動(dòng)化的出現(xiàn)，預(yù)示著我國(guó)已經(jīng)正式邁入現(xiàn)代化的大門。就工業(yè)自動(dòng)化控制理論本身發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，在經(jīng)歷傳統(tǒng)控制理念、現(xiàn)代化控制理念后，終于達(dá)到智能控制理念層面?，F(xiàn)如今，智能PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)已成為各行業(yè)發(fā)展不可缺少的重要工藝，不僅能對(duì)相關(guān)工作或工程施工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化校正，還能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以此來(lái)優(yōu)化整個(gè)控制工作的步驟。正因如此，本文對(duì)智能PID控制調(diào)節(jié)以及具體應(yīng)用加以研究。

關(guān)鍵詞 智能PID控制調(diào)節(jié);發(fā)展契機(jī);工業(yè)自動(dòng)化

前言

通常情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的企業(yè)或公司就越依賴PID控制技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，能夠簡(jiǎn)化整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，并且能夠通過(guò)模擬生產(chǎn)過(guò)程來(lái)對(duì)整個(gè)流水線進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)控制。而PID控制技術(shù)之所以能在各大領(lǐng)域中占據(jù)到一定地位，主要?dú)w功于其本身的穩(wěn)定性以及對(duì)于設(shè)備的保護(hù)性，尤其是在對(duì)穩(wěn)態(tài)量的控制過(guò)程中，PID控制技術(shù)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行高效的調(diào)節(jié)處理。但是，PID控制技術(shù)并不是完美的，對(duì)于穩(wěn)態(tài)量的良好控制將這一技術(shù)工藝的弊端暴露無(wú)疑，那就是對(duì)于非穩(wěn)態(tài)量的控制過(guò)程十分艱難，所掌控程度完全無(wú)法滿足企業(yè)生產(chǎn)的需求。

1智能PID

1.1 算法的改進(jìn)

傳統(tǒng)的PID計(jì)算公式結(jié)構(gòu)為比例、積分、微分三種作用的總和構(gòu)成了輸出的數(shù)據(jù)。正如這一公式所示，人們往往不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的PID計(jì)算公式無(wú)法做到同時(shí)降低超調(diào)以及精準(zhǔn)控制，而導(dǎo)致這一問(wèn)題發(fā)生的根源則出現(xiàn)公式中積分作用的身上[1]。由于積分作用本身便存在著一定缺陷，以至于輸出部分的數(shù)據(jù)常常會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)較大的誤差。

為了解決這一問(wèn)題，人們嘗試通過(guò)降低積分作用的數(shù)值，可得到的結(jié)果卻不盡人意，事實(shí)證明，即便積分作用被降低，但整個(gè)PID計(jì)算公式的靜差依舊很難消除，尤其是當(dāng)受到外界干擾后，對(duì)于誤差進(jìn)行消除的效率更會(huì)隨之更加。長(zhǎng)此以往，人們發(fā)現(xiàn)假如以現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境作為參數(shù)基礎(chǔ)，以此來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)設(shè)置，能夠最大化縮小誤差的出現(xiàn)，比如當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)瞬間值波動(dòng)較大時(shí)，就可以同時(shí)減少積分作用，并增加微分作用。

1.2 數(shù)據(jù)采集功能塊

數(shù)據(jù)采集工作可以算是目前為止我國(guó)各行業(yè)不可缺少的重要工作，通常情況下數(shù)據(jù)采集工作是由內(nèi)部數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行收集工作的，而且由于不同行業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)采集工作的要求各有千秋，因而數(shù)據(jù)采集器的功能也會(huì)因而出現(xiàn)變化，比如從精度方面更側(cè)向于某一種，或者數(shù)據(jù)采集工作是專項(xiàng)性還是覆蓋性，這都要根據(jù)企業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況來(lái)定[2]。而數(shù)據(jù)采集功能塊的存在，其本身就是為了增強(qiáng)企業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)采集輸入的信號(hào)，以此來(lái)方便記錄PID的輸出情況，方便企業(yè)根據(jù)PID中的積分作用、微分作用以及比例作用來(lái)與PID的實(shí)際輸出做對(duì)比，以此來(lái)檢查輸出數(shù)據(jù)是否存在著偏差以及偏差是否處于可接受范圍。

1.3 分析功能塊

分析功能塊可以算是整個(gè)PID控制系統(tǒng)中的核心部分，當(dāng)PID控制中心收到輸入信號(hào)后，分析功能塊就會(huì)發(fā)揮作用，將接收到的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)進(jìn)行分析比對(duì)，并從中計(jì)算出輸出數(shù)據(jù)的周期性偏差。換句話說(shuō)，分析功能塊的存在能夠根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)對(duì)修正因子數(shù)據(jù)進(jìn)行足夠詳盡的估算，盡可能確保PID控制技術(shù)的精準(zhǔn)度不會(huì)因外界原因而受到影響。當(dāng)然，在PID的計(jì)算過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)參數(shù)改動(dòng)情況，在固定時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)改正后的數(shù)據(jù)達(dá)到要求后應(yīng)當(dāng)立即停止，倘若PID計(jì)算所出現(xiàn)的數(shù)據(jù)波動(dòng)情況較大，那么就需要重新設(shè)定PID的新參數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)

如果將數(shù)據(jù)庫(kù)比作用來(lái)進(jìn)行堆放物品的倉(cāng)庫(kù)，那么其中的物品就是各種數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)庫(kù)的作用就是對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的儲(chǔ)存、管理。迄今為止，數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)已經(jīng)有了六十多年，尤其是現(xiàn)如今，隨著信息時(shí)代的到來(lái)，信息庫(kù)才真正走進(jìn)了社會(huì)的大門，而現(xiàn)在，數(shù)據(jù)庫(kù)的作用早已不再局限于儲(chǔ)存信息，在其他方面也有了一定建樹(shù)[3]。也可以說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)是PID計(jì)算技術(shù)的核心組成，能夠有效對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，而各企業(yè)也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)PID數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)層面的資源共享，還能降低數(shù)據(jù)所出現(xiàn)的重復(fù)程度，真正意義上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中。

1.5 軟硬件實(shí)現(xiàn)

軟件：PID控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)上位組態(tài)的信息交互系統(tǒng)，對(duì)分析功能塊進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言編程的撰寫，以此來(lái)建設(shè)出具有極高專項(xiàng)性的APP，這些軟件能夠?qū)ο到y(tǒng)的輸入信息進(jìn)行有效分析，并且確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度以及實(shí)時(shí)性，以此方便企業(yè)通過(guò)軟件來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)檢查。

硬件：PID控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的硬件設(shè)備相對(duì)完善，換句話說(shuō)，PID控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以通過(guò)其內(nèi)部的核心控制器來(lái)對(duì)整個(gè)PID控制調(diào)節(jié)過(guò)程進(jìn)行模擬，并從中記錄所要分析的模塊數(shù)據(jù)信息，另外，PID控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)還可以通過(guò)硬件設(shè)備中的DCS來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行專項(xiàng)控制。

2智能PID控制調(diào)節(jié)的應(yīng)用實(shí)例

以某市壓力調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的安裝工程為例，將智能PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用其中，得到的結(jié)果是相比于傳統(tǒng)PID控制技術(shù)手段，智能PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)的效果要更好。本次工程在沒(méi)有使用智能PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)時(shí)，雖然使用單一壓力控制閥門時(shí)，相關(guān)設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在傳統(tǒng)PID技術(shù)的調(diào)節(jié)下處于相對(duì)穩(wěn)定高效的狀態(tài)，但是，一旦多閥門被同時(shí)激活后，傳統(tǒng)PID技術(shù)便有些捉襟見(jiàn)肘，不同設(shè)備之間會(huì)彼此影響，只能通過(guò)調(diào)節(jié)回流閥來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。而采用智能PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)后，施工人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)不同閥門進(jìn)行不同程度的調(diào)整與控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定設(shè)備中壓力的目的。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)對(duì)于我國(guó)各企業(yè)的影響十分重大，人工智能技術(shù)可以替代傳統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)手段，而人們也是通過(guò)不斷的失敗、不斷總結(jié)在最終研究出符合社會(huì)發(fā)展要求的計(jì)算機(jī)控制理論。

參考文獻(xiàn)

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