《微型计算机控制技术》于海生第6章课件精品
2.被控量处理 为了安全运行,需要对被控量PV进行上下限报警处理,即: 当PV>PH(上限值)时,则上限报警状态(PHA)为“1”; 当PV<PL(下限值)时,则下限报警状态(PLA)为“1”。 当出现上、下限报警状态(PHA,PLA)时,它们通过驱动电路发出声或光,以便提醒操作员注意。为了不使PHA/PLA的状态频繁改变,可以设置一定的报警死区(HY)。 为了实现平稳控制,需要对参与控制的被控量的变化率PR加以限制。变化率的选取要适中,过小会使响应变慢,过大则达不到限制的目的。 被控量处理数据区存放一个输入量PV,三个输出量PHA、PLA和CPV,四个参数PH、PL、HY和PR。 6.3.2 偏差处理 偏差处理分为计算偏差、偏差报警、非线性特性和输入补偿四部分,如下图所示。 1.计算偏差:根据正/反作用方式(D/R)计算偏差DV, 当D/R=0,代表正作用,此时偏差DV=CPV-CSV; 当D/R=1,代表反作用,此时偏差DV=CSV-CPV; 2.偏差报警 : 对于控制要求较高的对象,不仅要设置被控制量PV的上、下限报警,而且要设置偏差报警。 当偏差绝对值|DV|>DL时,则偏差报警状态DLA为“1”。 3.输入补偿 根据输入补偿方式ICM状态,决定偏差DVC与输入补偿量ICV之间的关系,即 当ICM=0,代表无补偿,此时CDV=DVC; 当ICM=1,代表加补偿,此时CDV=DVC+ICV; 当ICM=2,代表减补偿,此时CDV=DVC-ICV; 当ICM=3,代表置换补偿,此时CDV=ICV。 利用加、减输入补偿,可以分别实现前馈控制和纯滞后补偿(Smith)控制。 4.非线性特性 为了实现非线性PID控制或带死区的PID控制,设置了非线性区-A至+A和非线性增益K,非线性特性如图所示。即 当K=0时,则为带死区的PID控制; 当0<K<1时,则为非线性PID控制; 当K=1时,则为正常的PID控制。 偏差处理数据区共存放一个输入补偿量 ICV,两个输出量DLA和CDV,两个状态量D/R 和ICM,以及四个参数DL、-A、+A和K。 6.3.3 控制算法的实现 在自动状态下,需要进行控制计算,即按照各种控制算法的差分方程,计算控制量U,并进行上、下限限幅处理。 以PID控制算法为例,当软开关DV/PV切向DV位置时,则选用偏差微分方式;当软开关DV/PV切向PV位置时,则选用测量(即被控量)微分方式。 在PID计算数据区,不仅要存放PID参数(KP或δ,TI,TD)和采控制周期T,还要存放微分方式DV/PV、积分分离值ε,控制量上限限值MH和下限限值ML,以及控制量UK。为了进行递推运算,还应保存历史数据,如e(k-1)、e(k-2)和u(k-1)。 6.3.4 控制量处理 在输出控制量UK以前,还应经过各项处理和判断,以便扩展控制功能,实现安全平稳操作。 1.输出补偿:根据输出补偿方式OCM的状态,决定控制量UK与输出补偿量OCV之间的关系,即: 当OCM=0,代表无补偿,此时Uc=Uk; 当OCM=1,代表加补偿,此时Uc=Uk+OCV; 当OCM=2,代表减补偿,此时Uc=Uk-OCV; 当OVM=3,代表置换补偿,此时Uc=OCV. 利用输出和输入补偿,可以扩大实际应用范围,灵活组成复杂的数字控制器,以便组成复杂的自动控制系统。 2.变化率限制:为了实现平稳操作,需要对控制量的变化率MR加以限制。变化率的选取要适中,过小会使操作缓慢,过大则达不到限制的目的。 3.输出保持:当软开关FH/NH切向NH位置时,现时刻的控制量u(k)等于前一时刻的控制量u(k-1),也就是说,输出控制量保持不变。当软开关FH/NH切向FH位置时,又恢复正常输出方式。软开关FH/NH状态一般来自系统安全报警开关。 4.安全输出:当软开关FS/NS切向NS位置时,现时刻的控制量等于预置的安全输出量MS。当软开关FS/NS切向FS位置时,又恢复正常输出方式。软开关FS/NS状态一般来自系统安全报警开关。 控制量处理数据区需要存放输出补偿量OCV和补偿方式OCM,变化率限制值MR,软开关FH/NH和FS/NS,安全输出量MS,以及控制量CMV。 6.3.5 自动手动切换技术 在正常运行
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