PID控制器参数优化策略

1.误差的计算与死区

用浮点数格式的设定值SP_INT减去转换为浮点数格式的过程变量PV（即反馈值），便得到负反馈的误差。

图9-3 FB41 CONT_C的框图

在控制系统中，某些执行机构如果频繁动作，将会导致小幅振荡，造成严重的机械磨损。从控制要求来说，很多系统又允许被控量在一定范围内有少量的误差。带死区的PID控制器（见图9-3）能防止执行机构的频繁动作。当死区非线性环节的输入量（即误差）的绝对值小于参数DEADB_W（死区宽度）时，死区非线性的输出量（即PID控制器的输入量）为0，这时PID控制器的输出分量中，比例部分和微分部分为0，积分部分保持不变，因此PID控制器的输出保持不变，控制器不起调节作用，系统处于开环状态。当误差的绝对值超过DEADB_W时，开始正常的PID控制。如果令DEADB_W为0，死区被关闭。

2.设置控制器的结构

FB41采用位置式PID算法，比例运算、积分运算和微分运算3部分并联，可以单独启用或取消它们，因此可以将控制器组态为P、PI、PD和PID控制器。

P_SEL、I_SEL和D_SEL为1时分别启用比例、积分和微分作用，反之则禁止对应的控制作用。默认的控制方式为PI控制。(www.xing528.com)

LNM_P、LNM_I和LNM_D分别是PID控制器输出量中的比例分量、积分分量和微分分量，它们供调试时使用。

图9-3中的GAIN为比例部分的增益或比例系数，对应于式（9-1）中的K_P。TI和TD分别为积分时间和微分时间，对应于式（9-1）中的T_I和T_D。

微分的引入可以改善系统的动态性能，但是也容易引入高频干扰，为此在微分部分增加一阶惯性滤波环节，以平缓输出值的剧烈变化。滤波时间对应于微分延迟时间TM_LAG，手册建议TM_LAG=TD/5。

引入扰动量DISV（Disturbance）可以实现前馈控制，一般设置DISV为0.0。

3.积分器的初始值

FB41有一个初始化程序，在输入参数COM_RST（完全重新起动）设置为1时该程序被执行。在初始化过程中，如果数字量输入I_ITL_ON（积分作用初始化）为1状态，将输入变量I_ITLVAL作为积分器的初始值。

INT_HOLD为1时积分操作保持，积分输出被冻结，一般不冻结积分输出。