台达PID自动控制指令的介绍.doc

.*台达PID指令的介绍 一.指令说明：PID S1 S2 S3 DS1：目标值(SV)S2：测定值(PV)S3：参数D：输出值(MV)16位指令名称为PID32位指令名称为DPID其16位之S3参数表如下所示： 其32位之S3参数表如下所示： 二.PID指令运算公式：本指令是以速度及测定值微分型态为依据来执行PID的运算。PID的运算分成自动，正向动作及逆向动作3种，而正逆向动作由 S3 +4 的内容来指定。此外，与PID运算有相关的设定值也是由 S3 S3 +5所指定的寄存器来设定。PID的基本表达式: 其中PV(t)S 表示PV(t)的微分值，以及E(t)1/S表示 E(t)的积分值，当动作方向选择正向或逆向动作时，当 E(t)值小于等于0，则被视为0。 符号说明： MV ：输出值 Kp ： 比例增益 E(t) ： 偏差量。 PV ：现在值 SV ： 目标值 Kd ： 微分增益 PV(t)S :PV(t)的微分值 Ki ： 积分增益 E（t)1/S:E（t)的积分三.控制方块图： 注意事项和建议：1.使用者于调整KP、KI及KD三个主要参数时，请先调整KP值(依经验值设定)，而KI及KD值先设定为0，等到调整到大致上可控制时，再依序调整KI值(由小到大)以及KD值(由小到大)，调整范例如范例四所示。其中KP值为100则表示100%，即对偏差值的增益为1，小于100%将对偏差值衰减，大于100%将对偏差值放大。2.本指令动作须配合许多参数值控制，因此请勿随意设定参数值，以免造成无法控制之现象。范例一：使用PID指令于位置控制时之方块图(动作方向S3+4需设为0) 范例二：使用PID指令于速度控制时之方块图(动作方向S3+4需设为0) 范例三：使用PID指令于温度控制时之方块图(动作方向S3+4需设为1) 四.PID指令调整步骤说明：假设控制系统之受控体G(s) 的转移函数为一阶的函数 (一般马达的模型均为此函数)，命令值SV为1，取样时间Ts为10ms。建议调整步骤如下：步骤1：首先将KI及KD值设为0，接着先后分别设定KP为5、10、20及40，并分别记录其SV及PV状态，其结果如下图所示。 步骤2：观察上图后得知KP为40时，其反应会有过冲现象，因此不选用；而KP为20时，其PV反应曲线接近SV值且不会有过冲现象，但是由于启动过快，因此输出值MV瞬间值会很大，所以考虑暂不选用；接着KP为10时，其PV反应曲线接近SV值并且是比较平滑接近，因此考虑使用此值；最后KP为5时，其反应过慢，因此也暂不考虑使用。步骤3：选定KP为10后，先调整KI值由小到大(如1、2、4至8)，以不超过KP值为原则；然后再调整KD由小到大(如0.01、0.05、0.1及0.2)，以不超过KP的10%为原则；最后可得如下图之PV与SV的关系图 附注：本范例仅供参考，因此使用者还需依实际控制系统之状况，自行调整其适合控制参数五.应用实例：实例一：利用PID指令于压力控制系统，使用范例一之方块图。控制目的：使控制系统达成压力目标值控制特性说明：此系统需要渐渐达成控制目的，因此过快的达成控制目的时，可能会造成系统超控或无法负荷之现象。建议解决方法：方法一：利用较大之取样时间达成方法二：利用延迟命令的功能达成，其控制方块图如下图： 命令延迟功能梯形图程序实例如下： 实例二：速度控制与压力控制系统分别独立控制，使用范例二之方块图。控制目的：速度控制使用开路控制一段时间后，再加入压力控制系统(PID指令)作闭路控制，然后达成压力控制目的。控制特性说明：由于此两系统的速度与压力之间，并无特定关系可找出来使用，因此本架构需先达成开路式的控制速度目的，然后再依闭路式的压力控制，以达成控制的目标。另外如怕压力控制系统之控制命令过于变化太快，则可考虑加入实例一里的命令延迟功能。其控制方块图如下图所示。 部分程序实例如下：