人工智能溫控器/調節儀

人工智能程序調節儀

單/雙路數字顯示控制儀

單/雙路數字光柱顯示控制儀

液晶調節/程序調節記錄儀手動操作器

彩色調節/程序調節記錄儀

A、真正人工智能算式，無需人工整定參數

B、最大超調0.7℃

C、到達穩定時間25分鐘

D、穩定后控制精度基本達±0.1℃

A、控制對象：一體化高溫電爐(型號：SXC-1.5)

B、爐膛內放滿加熱材料

C、控制目標值：200.0℃

1、雙屏LED數碼顯示,且帶有光柱模擬指示功能(0～100%)。

2、具備36種信號輸入功能,可任意選擇輸入信號類型;0.2%級測量精度。

3、具備“上下限報警”、“偏差報警”、“LBA報警”、“閃爍報警”等報警功能,帶LED報警燈指示。

4、可帶一路PID控制輸出和一路模擬量變送輸出,具有電流、電壓、SSR驅動、單/三相可控硅過零觸發、繼電器接點等輸出控制方式可選擇。

PID溫控儀 5、帶PID參數自整定功能,控制輸出手動/自動無擾切換功能,控制準確且無超調。

6、支持RS485、RS232串行接口,采用標準MODBUS RTU通訊協議。

7、儀表可帶RS232C打印功能,具有手動打印、定時打印、報警打印等功能。

9、帶DC24V饋電輸出,為現場變送器配電。

10、輸入、輸出、電源、通訊相互之間采用光電隔離技術。

11、具備多種外形尺寸及樣式供用戶選擇。

12、參數設定密碼鎖定、參數設置斷電永久保存,具備參數恢復出廠設定功能。

可與各類傳感器、變送器配合使用,實現對溫度、壓力、液位、容量、速度等物理量的測量顯示,并配合各種執行器對電加熱設備和電磁、電動閥進行PID調節和控制、報警控制、數據采集等功能。

·人工智能算法：無需人工整定參數，控制精度高，達國際先進水平

·調節儀廣泛的適應對象：工業爐，電爐，烘箱，試驗設備，制鞋機械，注塑機械，包裝機械，食品機械，印刷機械等行業

·更高的顯示精度：≤0.2%（長期穩定）

·可靠的電源保護：防浪涌和防雷

·可靠的信號保護：防過流和過壓

·可靠的配電保護：限流≤30mA

·可靠的輸出保護：防接觸器火花

·功能強大：加熱（制冷）單向控制與加熱、制冷雙向控制可選

·強大的伺服操作功能，取代伺服機構直接驅動閥門

·支持一鍵參數恢復功能（可恢復出廠參數設置功能）

·通訊為標準的MODBUS(RTU模式)

PID調節器開環控制系統

開環控制系統（open-loop control system）是指被控對象的輸出（被控制量）對控制器（controller）的輸出沒有影響。在這種控制系統中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環回路。

PID調節器原理和特點

在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。

PID調節器階躍響應

階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統上時，系統的輸出。穩態誤差是指系統的響應進入穩態后﹐系統的期望輸出與實際輸出之差?？刂葡到y的性能可以用穩、準、快三個字來描述。穩是指系統的穩定性（stability），一個系統要能正常工作，首先必須是穩定的，從階躍響應上看應該是收斂的﹔準是指控制系統的準確性、控制精度，通常用穩態誤差來（Steady-state error）描述，它表示系統輸出穩態值與期望值之差﹔快是指控制系統響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。

PID調節器閉環控制系統

閉環控制系統（closed-loop control system）的特點是系統被控對象的輸出（被控制量）會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環。閉環控制系統有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統給定值信號相反，則稱為負反饋（ Negative Feedback），若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環控制系統均采用負反饋，又稱負反饋控制系統。閉環控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環控制系統，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環控制系統。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環控制系統。

（1）比例（P）控制

比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。

（2）積分（I）控制

在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩態后存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例 積分（PI）控制器，可以使系統在進入穩態后無穩態誤差。

（3）微分（D）控制

在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。

自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由于存在有較大慣性組件（環節）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 微分（PD）控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。

PID調節器參數整定

PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最后調整與完善。一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行

PID控制算法(ProportionalIntegral-Differential，比例一積分一微分)作為一種最常規，最經典的控制算法，經過了長期的實踐檢驗。因為這種控制具有簡單的結構，對模型誤差具有魯棒性及易于操作等優點，在實際應用中又較易于整定，所以它在工業過程控制中有著廣泛的應用 。有調查表明，在煉油、化工、造紙等過程超過11,000個控制器中，有超過9796的控制器是PID類控制器 ,PID控制器在嵌入式系統中的應用也在增長[6]。

PID整定Z - N參數整定法

Ziegler-Nichol響應曲線法 ，是根據被控對象的階躍響應曲線獲取被控對象的模型式(1)，根據模型的增益K，時間常數T以及純滯后時間，再利用如下的經驗公式(2)整定PID控制器參數。

公式（1）：

公式（2）：

一般來說由于Z-N整定的PID控制器超調較大。為此C.C.Hang提出改進的Z-N法[8]，通過給定值加權和修正積分常數改善了系統的超調。這種方法被認為是Z-N法最成功的改進。

Ziegler-Nichols臨界振蕩法只對開環穩定對象適用。該方法首先對被控對象施加一個比例控制器，并且其增益很小，然后逐漸增大增益使系統出現穩定振蕩·則此時臨界振蕩增益就是比例控制器的數值K,，振蕩周期就是系統的振蕩周期凡，然后根據公式(3)整定PID控制器參數。

公式（3）：

類似的整定方法有Cohen-Coon響應曲線方法[9]，該方法同Ziegler-Nichols響應曲線法操作相同，只是整定公式不同，其整定公式如式(4)：

公式（4）：

PID整定基于誤差性能指標的整定方法

為評價控制性能的優劣，定義了多種積分性能指標，基于誤差性能指標的參數整定方法 是以控制系統瞬時誤差函數e(θ,t)的泛函積分評價Jn(θ)為最優控制指標，它是評價控制系統性能的一類標準，是系統動態特性的一種綜合性能指標，一般以誤差函數的積分形式表示。其中Jn(θ)的基本形式如式(5)：

公式（5）：

n=0,m=0IAE

n=0,m=2ISE

n=1,m=2ISTE

Jn(θ)可以是ISE,1AE,1STE,1TAE等，然后經過尋優，搜索出一組PID控制器參數Kc，Ti，Td，使Jn(θ)的取值為最小，此時的PID控制器參數為最優。

PID整定內模整定

根據內?？刂葡到y , 與常規反饋控制系統間存在的對應關系，必要時對模型進行降階簡化處理，便可完成IMC-PID設計

圖中Gp(s)為實際被控過程對象，Gm(s)為被控過程的數學模型，即內部模型，Q(s)為內模控制器，它等于Gm(s)的最小相位部分的逆模型。u為內?？刂破鞯妮敵?，r，y，d分別為控制系統的輸入、輸出和干擾信號。

為抑制模型誤差對系統的影響，增強系統的魯棒性，在控制器中加人一個低通濾波器F(s)，一般F(s)取最簡單形式如下：

公式（6）：

式中階次n取決于模型的階次以使控制器可實現，r為時間常數。則內模控制等效的控制器為：

公式（7）：

對于如式(1)表示的一階加純滯后過程，采用一階Pade近似，得到如下模型：

公式（8）：

將式(8)的最小相位部分代入式(7)，可得到如下的PID控制器參數：

公式（9）：