臺達PID指令的介紹

1、臺達PID指令的介紹    一.指令說明：PID S1 S2 S3 DS1：目標值(SV)S2：測定值(PV)S3：參數(shù)D：輸出值(MV)16位指令名稱為PID32位指令名稱為DPID其16位之S3參數(shù)表如下所示： 其32位之S3參數(shù)表如下所示： 二.PID指令運算公式：本指令是以速度及測定值微分型態(tài)為依據(jù)來執(zhí)行PID的運算。PID的運算分成自動，正向動作及逆向動作3種，而正逆向動作由 S3 +4 的內(nèi)容來指定。此外，與PID運算有相關的設定值也是由 S3 S3 +5所指定的寄存器來設定。PID的基本表達式: 其中PV(t)S 表示PV(t)的微分值，以及E(t)

2、1/S表示 E(t)的積分值，當動作方向選擇正向或逆向動作時，當 E(t)值小于等于0，則被視為0。 符號說明： MV ：輸出值 Kp ： 比例增益 E(t) ： 偏差量。 PV ：現(xiàn)在值 SV ： 目標值 Kd ： 微分增益 PV(t)S :PV(t)的微分值 Ki ： 積分增益 E（t)1/S:E（t)的積分三.控制方塊圖： 注意事項和建議：1.使用者于調(diào)整KP、KI及KD三個主要參數(shù)時，請先調(diào)整KP值(依經(jīng)驗值設定)，而KI及KD值先設定為0，等到調(diào)整到大致上可控制時，再依序調(diào)整KI值(由小到大)以及KD值(由小到大)，調(diào)整范例如范例四所示。其中KP值為100則表示100%，即對偏差值的

3、增益為1，小于100%將對偏差值衰減，大于100%將對偏差值放大。2.本指令動作須配合許多參數(shù)值控制，因此請勿隨意設定參數(shù)值，以免造成無法控制之現(xiàn)象。范例一：使用PID指令于位置控制時之方塊圖(動作方向S3+4需設為0) 范例二：使用PID指令于速度控制時之方塊圖(動作方向S3+4需設為0) 范例三：使用PID指令于溫度控制時之方塊圖(動作方向S3+4需設為1) 四.PID指令調(diào)整步驟說明：假設控制系統(tǒng)之受控體G(s) 的轉(zhuǎn)移函數(shù)為一階的函數(shù) (一般馬達的模型均為此函數(shù))，命令值SV為1，取樣時間Ts為10ms。建議調(diào)整步驟如下：步驟1：首先將KI及KD值設為0，接著先后分別設定KP為5、10

4、、20及40，并分別記錄其SV及PV狀態(tài)，其結(jié)果如下圖所示。 步驟2：觀察上圖后得知KP為40時，其反應會有過沖現(xiàn)象，因此不選用；而KP為20時，其PV反應曲線接近SV值且不會有過沖現(xiàn)象，但是由于啟動過快，因此輸出值MV瞬間值會很大，所以考慮暫不選用；接著KP為10時，其PV反應曲線接近SV值并且是比較平滑接近，因此考慮使用此值；最后KP為5時，其反應過慢，因此也暫不考慮使用。步驟3：選定KP為10后，先調(diào)整KI值由小到大(如1、2、4至8)，以不超過KP值為原則；然后再調(diào)整KD由小到大(如0.01、0.05、0.1及0.2)，以不超過KP的10%為原則；最后可得如下圖之PV與SV的關系圖 附

5、注：本范例僅供參考，因此使用者還需依實際控制系統(tǒng)之狀況，自行調(diào)整其適合控制參數(shù)五.應用實例：實例一：利用PID指令于壓力控制系統(tǒng)，使用范例一之方塊圖。控制目的：使控制系統(tǒng)達成壓力目標值控制特性說明：此系統(tǒng)需要漸漸達成控制目的，因此過快的達成控制目的時，可能會造成系統(tǒng)超控或無法負荷之現(xiàn)象。建議解決方法：方法一：利用較大之取樣時間達成方法二：利用延遲命令的功能達成，其控制方塊圖如下圖： 命令延遲功能梯形圖程序?qū)嵗缦拢?實例二：速度控制與壓力控制系統(tǒng)分別獨立控制，使用范例二之方塊圖?？刂颇康模核俣瓤刂剖褂瞄_路控制一段時間后，再加入壓力控制系統(tǒng)(PID指令)作閉路控制，然后達成壓力控制目的。控制特性說明：由于此兩系統(tǒng)的速度與壓力之間，并無特定關系可找出來使用，因此本架構需先達成開路式的控制速度目的，然后再