《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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