智能PID控制調節及應用研究

李芮宇

摘 要 就目前而言，我國各領域在新時代下迎來了全新的發展契機，伴隨著工業自動化的出現，預示著我國已經正式邁入現代化的大門。就工業自動化控制理論本身發展趨勢來看，在經歷傳統控制理念、現代化控制理念后，終于達到智能控制理念層面。現如今，智能PID控制調節技術已成為各行業發展不可缺少的重要工藝，不僅能對相關工作或工程施工過程進行自動化校正，還能通過互聯網來進行遠程控制，以此來優化整個控制工作的步驟。正因如此，本文對智能PID控制調節以及具體應用加以研究。

關鍵詞 智能PID控制調節;發展契機;工業自動化

前言

通常情況下，生產規模越大的企業或公司就越依賴PID控制技術，通過計算機來實現對生產過程的控制，能夠簡化整個生產過程，并且能夠通過模擬生產過程來對整個流水線進行相應的調節控制。而PID控制技術之所以能在各大領域中占據到一定地位，主要歸功于其本身的穩定性以及對于設備的保護性，尤其是在對穩態量的控制過程中，PID控制技術能夠對其進行高效的調節處理。但是，PID控制技術并不是完美的，對于穩態量的良好控制將這一技術工藝的弊端暴露無疑，那就是對于非穩態量的控制過程十分艱難，所掌控程度完全無法滿足企業生產的需求。

1智能PID

1.1 算法的改進

傳統的PID計算公式結構為比例、積分、微分三種作用的總和構成了輸出的數據。正如這一公式所示，人們往往不難發現，傳統的PID計算公式無法做到同時降低超調以及精準控制，而導致這一問題發生的根源則出現公式中積分作用的身上[1]。由于積分作用本身便存在著一定缺陷，以至于輸出部分的數據常常會出現波動較大的誤差。

為了解決這一問題，人們嘗試通過降低積分作用的數值，可得到的結果卻不盡人意，事實證明，即便積分作用被降低，但整個PID計算公式的靜差依舊很難消除，尤其是當受到外界干擾后，對于誤差進行消除的效率更會隨之更加。長此以往，人們發現假如以現場的工作環境作為參數基礎，以此來進行相應的數據設置，能夠最大化縮小誤差的出現，比如當現場瞬間值波動較大時，就可以同時減少積分作用，并增加微分作用。

1.2 數據采集功能塊

數據采集工作可以算是目前為止我國各行業不可缺少的重要工作，通常情況下數據采集工作是由內部數據采集器進行收集工作的，而且由于不同行業對于數據采集工作的要求各有千秋，因而數據采集器的功能也會因而出現變化，比如從精度方面更側向于某一種，或者數據采集工作是專項性還是覆蓋性，這都要根據企業發展的實際情況來定[2]。而數據采集功能塊的存在，其本身就是為了增強企業對于數據采集輸入的信號，以此來方便記錄PID的輸出情況，方便企業根據PID中的積分作用、微分作用以及比例作用來與PID的實際輸出做對比，以此來檢查輸出數據是否存在著偏差以及偏差是否處于可接受范圍。

1.3 分析功能塊

分析功能塊可以算是整個PID控制系統中的核心部分，當PID控制中心收到輸入信號后，分析功能塊就會發揮作用，將接收到的輸入信號與輸出信號進行分析比對，并從中計算出輸出數據的周期性偏差。換句話說，分析功能塊的存在能夠根據相關的經驗公式來對修正因子數據進行足夠詳盡的估算，盡可能確保PID控制技術的精準度不會因外界原因而受到影響。當然，在PID的計算過程中難免會出現參數改動情況，在固定時間段內，當改正后的數據達到要求后應當立即停止，倘若PID計算所出現的數據波動情況較大，那么就需要重新設定PID的新參數。

1.4 數據庫

如果將數據庫比作用來進行堆放物品的倉庫，那么其中的物品就是各種數據信息，數據庫的作用就是對這些數據信息進行相應的儲存、管理。迄今為止，數據庫的出現已經有了六十多年，尤其是現如今，隨著信息時代的到來，信息庫才真正走進了社會的大門，而現在，數據庫的作用早已不再局限于儲存信息，在其他方面也有了一定建樹[3]。也可以說，數據庫是PID計算技術的核心組成，能夠有效對數據信息進行處理，而各企業也可以通過計算機技術來對PID數據庫進行遠程自動化管理，不僅能夠實現數據層面的資源共享，還能降低數據所出現的重復程度，真正意義上實現數據的集中。

1.5 軟硬件實現

軟件：PID控制調節系統會通過上位組態的信息交互系統，對分析功能塊進行高級語言編程的撰寫，以此來建設出具有極高專項性的APP，這些軟件能夠對系統的輸入信息進行有效分析，并且確保數據的精準度以及實時性，以此方便企業通過軟件來對數據進行相應檢查。

硬件：PID控制調節系統的硬件設備相對完善，換句話說，PID控制調節系統可以通過其內部的核心控制器來對整個PID控制調節過程進行模擬，并從中記錄所要分析的模塊數據信息，另外，PID控制調節系統還可以通過硬件設備中的DCS來對整個系統進行專項控制。

2智能PID控制調節的應用實例

以某市壓力調節控制系統的安裝工程為例，將智能PID控制調節技術應用其中，得到的結果是相比于傳統PID控制技術手段，智能PID控制調節技術的效果要更好。本次工程在沒有使用智能PID控制調節技術時，雖然使用單一壓力控制閥門時，相關設備能夠正常運轉，在傳統PID技術的調節下處于相對穩定高效的狀態，但是，一旦多閥門被同時激活后，傳統PID技術便有些捉襟見肘，不同設備之間會彼此影響，只能通過調節回流閥來進行相應的調整。而采用智能PID控制調節技術后，施工人員可以通過計算機來對不同閥門進行不同程度的調整與控制，以此來實現穩定設備中壓力的目的。

3結束語

綜上所述，智能PID控制調節技術對于我國各企業的影響十分重大，人工智能技術可以替代傳統的控制調節手段，而人們也是通過不斷的失敗、不斷總結在最終研究出符合社會發展要求的計算機控制理論。

參考文獻

[1] 黃江寧，吳靖，黃旭亮，等.基于PID控制技術的變壓器冷卻裝置智能噴淋系統的研究及應用[J].浙江電力，2018，37（9）：31-35.

[2] 辛耀東，安世奇.凝固浴系統智能PID控制參數調整策略研究[J].工業儀表與自動化裝置，2017（1）：71-74.

[3] 張連濱，葛浙東，劉傳澤，等.智能PID控制在攀爬機器人夾緊機構中的應用[J].木材加工機械，2016（5）：35-38.