《微型計算機控制技術》于海生第6章課件精品

2.被控量處理 為了安全運行，需要對被控量PV進行上下限報警處理,即: 當PV＞PH(上限值)時，則上限報警狀態(PHA)為“1”； 當PV＜PL(下限值)時，則下限報警狀態(PLA)為“1”。 當出現上、下限報警狀態(PHA，PLA)時，它們通過驅動電路發出聲或光，以便提醒操作員注意。為了不使PHA／PLA的狀態頻繁改變，可以設置一定的報警死區(HY)。 為了實現平穩控制，需要對參與控制的被控量的變化率PR加以限制。變化率的選取要適中，過小會使響應變慢，過大則達不到限制的目的。 被控量處理數據區存放一個輸入量PV，三個輸出量PHA、PLA和CPV，四個參數PH、PL、HY和PR。 6.3.2 偏差處理 偏差處理分為計算偏差、偏差報警、非線性特性和輸入補償四部分，如下圖所示。 1．計算偏差：根據正／反作用方式(D／R)計算偏差DV， 當D／R=0，代表正作用，此時偏差DV=CPV-CSV； 當D／R=1，代表反作用，此時偏差DV=CSV-CPV； 2．偏差報警 ： 對于控制要求較高的對象，不僅要設置被控制量PV的上、下限報警，而且要設置偏差報警。 當偏差絕對值|DV|＞DL時，則偏差報警狀態DLA為“1”。 3．輸入補償  根據輸入補償方式ICM狀態，決定偏差DVC與輸入補償量ICV之間的關系，即 當ICM=0，代表無補償，此時CDV=DVC； 當ICM=1，代表加補償，此時CDV=DVC+ICV; 當ICM=2，代表減補償，此時CDV=DVC-ICV; 當ICM=3，代表置換補償，此時CDV=ICV。 利用加、減輸入補償，可以分別實現前饋控制和純滯后補償(Smith)控制。 4．非線性特性 為了實現非線性PID控制或帶死區的PID控制，設置了非線性區-A至+A和非線性增益K，非線性特性如圖所示。即 當K=0時，則為帶死區的PID控制； 當0＜K＜1時，則為非線性PID控制； 當K=1時，則為正常的PID控制。 偏差處理數據區共存放一個輸入補償量 ICV，兩個輸出量DLA和CDV，兩個狀態量D／R 和ICM，以及四個參數DL、-A、+A和K。 6.3.3 控制算法的實現 在自動狀態下，需要進行控制計算，即按照各種控制算法的差分方程，計算控制量U，并進行上、下限限幅處理。 以PID控制算法為例，當軟開關DV／PV切向DV位置時，則選用偏差微分方式；當軟開關DV／PV切向PV位置時，則選用測量(即被控量)微分方式。  在PID計算數據區，不僅要存放PID參數(KP或δ，TI，TD)和采控制周期T，還要存放微分方式DV／PV、積分分離值ε，控制量上限限值MH和下限限值ML，以及控制量UK。為了進行遞推運算，還應保存歷史數據，如e(k-1)、e(k-2)和u(k-1)。 6.3.4 控制量處理 在輸出控制量UK以前，還應經過各項處理和判斷，以便擴展控制功能，實現安全平穩操作。 1．輸出補償：根據輸出補償方式OCM的狀態，決定控制量UK與輸出補償量OCV之間的關系，即： 當OCM=0,代表無補償，此時Uc=Uk； 當OCM=1,代表加補償，此時Uc=Uk+OCV； 當OCM=2,代表減補償，此時Uc=Uk-OCV; 當OVM=3，代表置換補償，此時Uc=OCV. 利用輸出和輸入補償，可以擴大實際應用范圍，靈活組成復雜的數字控制器，以便組成復雜的自動控制系統。 2．變化率限制：為了實現平穩操作，需要對控制量的變化率MR加以限制。變化率的選取要適中，過小會使操作緩慢，過大則達不到限制的目的。 3．輸出保持：當軟開關FH／NH切向NH位置時，現時刻的控制量u(k)等于前一時刻的控制量u(k-1)，也就是說，輸出控制量保持不變。當軟開關FH／NH切向FH位置時，又恢復正常輸出方式。軟開關FH／NH狀態一般來自系統安全報警開關。 4．安全輸出：當軟開關FS／NS切向NS位置時，現時刻的控制量等于預置的安全輸出量MS。當軟開關FS／NS切向FS位置時，又恢復正常輸出方式。軟開關FS／NS狀態一般來自系統安全報警開關。 控制量處理數據區需要存放輸出補償量OCV和補償方式OCM，變化率限制值MR，軟開關FH／NH和FS／NS，安全輸出量MS，以及控制量CMV。 6.3.5 自動手動切換技術 在正常運行

總結

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