调整后的参数为:kp=16.0、ti= 692.9、td=60.0、t2–t2=21.8℃、t1–t2= 4.3℃。通过对水域箱温度控制实验的结果证明了本文中通过固态继电器驱动加热器的温度控制方法和通过参数自整定获取pid参数的方法是可行的。
由于温控模块fm355的pid的自整定法的整定时间较长并且不能保证整定的成功,故现场调试时采用了经验法进行调试,这样需要给出一个初始的pid参数值,在此基础上进行调整。
首先将系统的控制置为手动控制,待系统稳定后,再设置控制器的输出方波占空比为20%,这样系统的加热对象得到一个阶跃输入信号,待系统再次稳定后将得到加热对象的飞升曲线。通过飞升曲线找到拐点,在根据(2)式算得pid参数:kp=4.3,ti=480,td=120。根据所得的pid参数和系统的传递函数,利用matlab的simulink仿真系统进行仿真,以获得更好的pid参数,未调整pid参数之前的仿真图如图7(a)。调整后的仿真图如图7(b)。
(a)参数调整前
(b)参数调整后
图7 系统仿真图
调整后的参数为:kp=9.5,ti=920,td=120。以此参数作为实际系统的pid参数所得的系统相应如图8(a)。对参数微调后的系统如图8(b)。
(a)参数调整前
(b)参数调整后
图8 系统的pid响应曲线
图8表明,经参数微调后系统的震荡次数明显减少,峰值时间tp=1140s,系统从响应到达到技术指标所要求的误差范围所用的时间ts=2160s,可见系统到达稳定的时间有了明显的改善,符合系统控制要求。