[发明专利]一种参数自整定的温控方法

说明书

本发明公开了一种新型的参数自整定的温控方法，针对温度控制系统具有非线性、滞后性和时变性等特点，本发明的方法是先将控温对象全速加热到自学习温度T₁，计算出最大的加热速率V_max和控温滞后时间Lag，再根据公式P=K_P/(V_max*Lag)、I=K_I*Lag、D=K_D*Lag计算每个控温点的比例增益P、积分增益I、微分增益D，再利用PID控制单元计算出一个加热周期T内的加热百分比Y%，公式中K_P、K_I、K_D为系数。从而实现每个控温点±0.3℃偏差的精密控制。本发明的优点是根据不同的控温对象，会自动进行比例增益P、积分增益I、微分增益D参数的自动学习，无需人工调节，具有简单、方便的显著优点。

技术领域

本发明属于自动控制方法范畴，尤其是注塑机控温领域和热流道温控领域对温度的有效精密控制技术。

背景技术

传统 PID 控制原理简单，使用方便，适应性强，可以广泛地应用于各种工业过程，但是其缺点是参数调节需要一定的过程，最优参数的选取比较困难，而且每次控温对象变化了，需要重新进行参数的调整，而且对进行PID参数调整的师傅有一点的经验要求。在注塑机和热流道领域，温度是重要的控制参数之一，对温度的有效控制对于保证检测质量具有重大的现实意义和理论价值。

另外虽然有PID参数自动整定的方法，但是太过复杂，不便于实际操作。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述缺陷，提供一种简单方便的PID参数自整定的方法，PID的参数无需人工调节，通过参数自整定功能会自动学习，而且该方法实践起来非常便捷。提高了PID控温的实际使用效果，节约时间，提高生产效率。

本发明的具体技术方案如下：

A）由于PID参数是和加热对象对应的，当加热对象更换时，需要重新调整PID参数，否则控温效果不理想。为了提高效率，节约时间，需要参数自整定功能。为了了解加热对象的加温特性，如最大加温速率，需要全速加热控温对象，先将控温对象从开始温度全速加温到自学习温度T₁，自学习温度比工作温度要低一些，避免温度过冲造成不好的影响，同时要保证从加热对象开始的温度到自整定温度T₁要大于30℃，否则有可能导致自整定效果不好。当加热温度到T₁时，停止加温，由于温度的滞后性，会导致温度最高上升到T_max值，之后温度在下降。

B）在步骤A加热过程中，当温度每上升Ta摄氏度，记录此时的加热速率，公式V=Ta/t，其中Ta为上升的温度，t为温度升高Ta摄氏度对应的时间。将计算出的V与上次的加热速率比较，找出大的值，并保存数据。直到温度到达最大值T_max，停止计算加热速率V，对比加热速率V，找出最大的加热速率V_max，滞后时间Lag=(T_max-T₁)/V_max，其中T_max为加热对象在进行步骤A时能升到的最大温度；

C）再根据公式P=K_P/(V_max*Lag)、I= K_I *Lag、D=K_D*Lag计算每个控温点的比例增益 P、积分增益 I、微分增益 D ，公式中K_P、K_I、K_D为系数，本方法具体取值是K_P=124, K_I=10, K_D=30，自此PID参数自整定参数已经得到。