《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》于海生第6章課件精品

2.被控量處理 為了安全運(yùn)行，需要對(duì)被控量PV進(jìn)行上下限報(bào)警處理,即: 當(dāng)PV＞PH(上限值)時(shí)，則上限報(bào)警狀態(tài)(PHA)為“1”； 當(dāng)PV＜PL(下限值)時(shí)，則下限報(bào)警狀態(tài)(PLA)為“1”。 當(dāng)出現(xiàn)上、下限報(bào)警狀態(tài)(PHA，PLA)時(shí)，它們通過驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出聲或光，以便提醒操作員注意。為了不使PHA／PLA的狀態(tài)頻繁改變，可以設(shè)置一定的報(bào)警死區(qū)(HY)。 為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制，需要對(duì)參與控制的被控量的變化率PR加以限制。變化率的選取要適中，過小會(huì)使響應(yīng)變慢，過大則達(dá)不到限制的目的。 被控量處理數(shù)據(jù)區(qū)存放一個(gè)輸入量PV，三個(gè)輸出量PHA、PLA和CPV，四個(gè)參數(shù)PH、PL、HY和PR。 6.3.2 偏差處理 偏差處理分為計(jì)算偏差、偏差報(bào)警、非線性特性和輸入補(bǔ)償四部分，如下圖所示。 1．計(jì)算偏差：根據(jù)正／反作用方式(D／R)計(jì)算偏差DV， 當(dāng)D／R=0，代表正作用，此時(shí)偏差DV=CPV-CSV； 當(dāng)D／R=1，代表反作用，此時(shí)偏差DV=CSV-CPV； 2．偏差報(bào)警 ： 對(duì)于控制要求較高的對(duì)象，不僅要設(shè)置被控制量PV的上、下限報(bào)警，而且要設(shè)置偏差報(bào)警。 當(dāng)偏差絕對(duì)值|DV|＞DL時(shí)，則偏差報(bào)警狀態(tài)DLA為“1”。 3．輸入補(bǔ)償  根據(jù)輸入補(bǔ)償方式ICM狀態(tài)，決定偏差DVC與輸入補(bǔ)償量ICV之間的關(guān)系，即 當(dāng)ICM=0，代表無補(bǔ)償，此時(shí)CDV=DVC； 當(dāng)ICM=1，代表加補(bǔ)償，此時(shí)CDV=DVC+ICV; 當(dāng)ICM=2，代表減補(bǔ)償，此時(shí)CDV=DVC-ICV; 當(dāng)ICM=3，代表置換補(bǔ)償，此時(shí)CDV=ICV。 利用加、減輸入補(bǔ)償，可以分別實(shí)現(xiàn)前饋控制和純滯后補(bǔ)償(Smith)控制。 4．非線性特性 為了實(shí)現(xiàn)非線性PID控制或帶死區(qū)的PID控制，設(shè)置了非線性區(qū)-A至+A和非線性增益K，非線性特性如圖所示。即 當(dāng)K=0時(shí)，則為帶死區(qū)的PID控制； 當(dāng)0＜K＜1時(shí)，則為非線性PID控制； 當(dāng)K=1時(shí)，則為正常的PID控制。 偏差處理數(shù)據(jù)區(qū)共存放一個(gè)輸入補(bǔ)償量 ICV，兩個(gè)輸出量DLA和CDV，兩個(gè)狀態(tài)量D／R 和ICM，以及四個(gè)參數(shù)DL、-A、+A和K。 6.3.3 控制算法的實(shí)現(xiàn) 在自動(dòng)狀態(tài)下，需要進(jìn)行控制計(jì)算，即按照各種控制算法的差分方程，計(jì)算控制量U，并進(jìn)行上、下限限幅處理。 以PID控制算法為例，當(dāng)軟開關(guān)DV／PV切向DV位置時(shí)，則選用偏差微分方式；當(dāng)軟開關(guān)DV／PV切向PV位置時(shí)，則選用測(cè)量(即被控量)微分方式。  在PID計(jì)算數(shù)據(jù)區(qū)，不僅要存放PID參數(shù)(KP或δ，TI，TD)和采控制周期T，還要存放微分方式DV／PV、積分分離值ε，控制量上限限值MH和下限限值ML，以及控制量UK。為了進(jìn)行遞推運(yùn)算，還應(yīng)保存歷史數(shù)據(jù)，如e(k-1)、e(k-2)和u(k-1)。 6.3.4 控制量處理 在輸出控制量UK以前，還應(yīng)經(jīng)過各項(xiàng)處理和判斷，以便擴(kuò)展控制功能，實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)操作。 1．輸出補(bǔ)償：根據(jù)輸出補(bǔ)償方式OCM的狀態(tài)，決定控制量UK與輸出補(bǔ)償量OCV之間的關(guān)系，即： 當(dāng)OCM=0,代表無補(bǔ)償，此時(shí)Uc=Uk； 當(dāng)OCM=1,代表加補(bǔ)償，此時(shí)Uc=Uk+OCV； 當(dāng)OCM=2,代表減補(bǔ)償，此時(shí)Uc=Uk-OCV; 當(dāng)OVM=3，代表置換補(bǔ)償，此時(shí)Uc=OCV. 利用輸出和輸入補(bǔ)償，可以擴(kuò)大實(shí)際應(yīng)用范圍，靈活組成復(fù)雜的數(shù)字控制器，以便組成復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 2．變化率限制：為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作，需要對(duì)控制量的變化率MR加以限制。變化率的選取要適中，過小會(huì)使操作緩慢，過大則達(dá)不到限制的目的。 3．輸出保持：當(dāng)軟開關(guān)FH／NH切向NH位置時(shí)，現(xiàn)時(shí)刻的控制量u(k)等于前一時(shí)刻的控制量u(k-1)，也就是說，輸出控制量保持不變。當(dāng)軟開關(guān)FH／NH切向FH位置時(shí)，又恢復(fù)正常輸出方式。軟開關(guān)FH／NH狀態(tài)一般來自系統(tǒng)安全報(bào)警開關(guān)。 4．安全輸出：當(dāng)軟開關(guān)FS／NS切向NS位置時(shí)，現(xiàn)時(shí)刻的控制量等于預(yù)置的安全輸出量MS。當(dāng)軟開關(guān)FS／NS切向FS位置時(shí)，又恢復(fù)正常輸出方式。軟開關(guān)FS／NS狀態(tài)一般來自系統(tǒng)安全報(bào)警開關(guān)。 控制量處理數(shù)據(jù)區(qū)需要存放輸出補(bǔ)償量OCV和補(bǔ)償方式OCM，變化率限制值MR，軟開關(guān)FH／NH和FS／NS，安全輸出量MS，以及控制量CMV。 6.3.5 自動(dòng)手動(dòng)切換技術(shù) 在正常運(yùn)行

總結(jié)

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