淺談P.I.D.溫控系統在塑膠輔機中的應用

溫控系統在塑膠輔機行業中應用十分廣泛。如原料乾燥溫度控制、模具溫度控制、冷卻水溫度控制等等。溫控系統控制方式的優劣、運行效果的好壞，直接影響到產品的品質、能源的消耗以及設備的生產效率。傳統的ON/OFF控制方式，會導致目標溫度震盪，控溫精度差。P.I.D.控制方式可以消除慣性溫度誤差，控溫精度好，且參數整定方便、可靠性高，得到非常廣泛的應用。

乾燥機溫控系統框圖如下圖。P.I.D.控制器根據設定值(SV)與熱電偶回饋實測值(PV)的偏差進行P.I.D.運算，直接驅動接觸器或固態繼電器進行PWM輸出，在設定的控制週期內控制電熱管的通斷時間比，達到控制加熱功率的目的，從而實現溫度調節。


原料乾燥溫度：
P.I.D.控制器是一種線性控制器，它根據給定值r(t)與實際輸出值c(t)構成控制偏差e(t)。

e(t)=r(t)-c(t)

將偏差e(t)的比例(P)、積分(I)和微分(D)通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。

常規的P.I.D.控制系統原理框圖如下圖所示。


常規的P.I.D.控制器表達式為：


  
由上式可以看出，P.I.D.控制量P的大小除了與偏差e(t)有關外，還與比例增益KP、積分時間Ti和微分時間Td密切相關。

對於P.I.D.溫控系統，一般要求溫度超調量小，調整時間短，沒有靜差。要達到這樣一個效果，關鍵所在就是合理地選擇比例(P)、積分(I)和微分(D)參數。

P.I.D.各參數對系統的影響如下：

1)增大比例係數(P)，一般將加快系統的响應，在有靜差的情況下有利於減小靜差。但過大的比例係數會使系統有較大的超調，並產生振盪，使穩定性變壞。

2)增大積分時間(I)，有利於減小超調，減小震盪，使系統更加穩定，但系統靜差的消除將隨之減慢。

3)增大微分時間(D)，也有利於加快系統的回應，使超調量減小，穩定性增加，但系統對干擾的抑制能力減弱，對干擾有較敏感的响應。