第6章 6.4 数字控制器的工程实现VIP免费

6.4数字控制器的工程实现数字控制器是公共子程序，那就应该在设计时，必须考虑各种工程实际问题，并含有多种功能，以便用户选择。数字控制器的算法程序可被所有的控制回路公用，只是各控制回路提供的原始数据不同。因此，必须为每个回路提供一段内存数据区(即线性表)，以便存放参数。数字控制器算法的工程实现可以分为6个部分，如下图所示。6.4.1给定值和被控量处理•给定值处理包括选择给定值SV和给定值变化率限制SR两部分。•通过选择软开关CL／CR，可以构成内给定状态或外给定状态；通过选择软开关CAS／SCC，可以构成串级控制或SCC控制。外给定内给定•(1)内给定状态当软开关CL／CR切向CL位置时，选择操作员设置的给定值SVL。这时系统处于单回路控制的内给定状态，利用给定值键可以改变给定值。(2)外给定状态当软开关CL／CR切向CR位置时，给定值来自上位计算机、主回路或运算模块。这时系统处于外给定状态。在此状态下，可以实现以下两种控制方式。①SCC控制：当软开关CAS／SCC切向SCC位置时，接收来自上位计算机的给定值SVS，以便实现二级计算机控制。②串级控制：当软开关CAS／SCC切向CAS位置时，给定值SVC来自主调节模块，实现串级控制。(3)给定值变化率限制为了减少给定值突变对控制系统的扰动，防止比例、积分饱和，以实现平稳控制，需要对给定值的变化率SR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。综上所述，在给定值处理中，共具有三个输入量(SVL，SVC，SVS)，两个输出量(SV，CSV)，两个开关量(CL／CR，CAS／SCC)，一个变化率(SR)。为了便于PID控制程序调用这些量，需要给每个PID控制模块提供一段内存数据区，来存储以上变量。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。6.4.2偏差处理•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CPV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”。输入补偿量给定值反馈值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（教材P91），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。补：非线性PID：0＜K＜1K*DV∣DV∣≤ADVC=DV∣DV∣＞AK常取0.25，0.5等。K＝1为正常的PID。死区A是一个可调的参数，其具体数值可根据实际控制对象由实验确定。A值太小，调节动作过于频繁，不能达到稳定对象的目的。但A值也不能过大，否则系统将产生很大的滞后，影响控制精度。6.4.3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，则选用被测量...