基于PID控制粉塵濃度測量?jì)x的實(shí)現
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3．3 PID參數的設定
PID控制參數的設定是控制系統設計的核心內容，它是根據被控對象的特性確定PID控制器的比例系數、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小，確保其在系統受到擾動(dòng)后仍保持穩定并將誤差保持在最小值。
3．3．1 PID參數的初始值
Ziegler Nichols方法是基于簡(jiǎn)單被控過(guò)程的Niquist曲線(xiàn)的臨界點(diǎn)計算PID參數初值，其整定準則是要求系統的暫態(tài)過(guò)程衰減率為0.75，該算法簡(jiǎn)單，使用方便。本文采用4：1的衰減比性能準則獲得PID參數的初始值。
設控制系統有一響應曲線(xiàn)，如圖7所示，給系統加一階躍輸入U，可用一階延時(shí)系統近似為：
式中：K為放大系數；τ為滯后時(shí)間；T為時(shí)間常數。
設輸出值達到設定值的50％和75％時(shí)所用的時(shí)間分別為：t1和t2，則PID參數的初始值可表示為比例系數Kp=1．2U／(RL)，積分時(shí)間常數TI=2L，微分時(shí)間常數TD=0．5L。其中：斜率R=(0．75-0．5)V／(t2-t1)，滯后L=t1-(2V0-4V1)(t2-t1)／V。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161575.htm
3．3．2 PID的自校正調節原理
本文利用測量誤差改變調節器的步長(cháng)，實(shí)現PID參數的自動(dòng)整定，使輸出值平穩快速地達到設定值。首先將采樣值與給定值的誤差絕對值分成若干個(gè)區間，各區間設定不同的步長(cháng)，采用不同的計算式。這里PID參數的調整周期應小于采樣周期，采樣周期由整個(gè)放大電路的傳輸延時(shí)和后續A／D轉換器的性能指標決定。
3．4 中斷服務(wù)程序
中斷服務(wù)程序流程圖如圖8所示。
4 實(shí)驗結果與分析
實(shí)驗時(shí)對煙霧釋放出的粉塵濃度進(jìn)行了測量。圖9和圖10分別是未加自適應測量功能和加了自適應測量功能測得的粉塵濃度值及其擬合曲線(xiàn)。圖中“*”是采樣得到的粉塵濃度值；“——”是用Matlab對測得的數據點(diǎn)進(jìn)行擬合后的曲線(xiàn)。由圖9可以看出，當粉塵濃度達到3．1 mg／m3時(shí)，濃度不再變化，儀器達到飽和。由圖10可知：濃度較低時(shí)，儀器的響應曲線(xiàn)線(xiàn)性度較好，能夠完整地反應粉塵濃度的變化過(guò)程，可測得48 mg／m3的濃度值，測量范圍大大地擴大了。采用PID加以控制，數據的平滑度較好，幾乎沒(méi)有超調，測量值能夠平穩的上升，達到了預期的效果。
5 結語(yǔ)
通過(guò)實(shí)驗驗證，采用這種自適應測量的方法可以使測量范圍達到0．01～48 mg／m3。采用PID參數的自校正調節，可以使測量曲線(xiàn)平穩地過(guò)渡到設定值。PID控制結果幾乎沒(méi)有超調，穩定時(shí)間短，在設定的目標角度值附近振蕩少，有效抑制了調節傳感器接收靈敏度時(shí)引起的振蕩。
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