CN113341700B - 用于控制设备的预控制pid调节方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PID控制技术领域，公开了一种用于控制设备的预控制PID调节方法及装置，旨在解决现有的PID调节器对偏差信号进行调节时存在精度低和响应慢的问题，方案包括：建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系；获取待控制设备的设备参数信息，根据所述设备参数信息确定与其对应的第一控制信号；获取输入的偏差控制信号，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整；将参数调整后的偏差控制信号输入至PID调节器，PID调节器将其调节后生成第二控制信号，将所述第二控制信号输入至待控制设备。本发明提高了PID控制响应速度，同时也提升了控制精度，适用于进行PID调节的控制设备。
Description
技术领域
本发明涉及PID控制技术领域，具体来说涉及一种用于控制设备的预控制PID调节方法及装置。
背景技术
在原有的控制系统中，PLC系统有很多控制，PID调节器就是其中的一种，PID属于传统经典控制，在控制设备时，修改PID的比例、积分、微分参数，满足对线性定常的采样控制系统。但是在面对大延时、大惯量的设备，控制目标本身对精度要求还比较高的系统，为了减少积分的延时，对PID就采用积分分离，死区等手段控制，这些手段的采用整体上可以减少超调量，但是把积分无静差的优势也降低了，导致降低了控制精度。
发明内容
本发明旨在解决现有的PID调节器对偏差信号进行调节时存在精度低和响应慢的问题，提出一种于控制设备的预控制PID调节方法及装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：用于控制设备的预控制PID调节方法，包括以下步骤：
步骤1、建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系；
步骤2、获取待控制设备的设备参数信息，根据所述设备参数信息确定与其对应的第一控制信号；
步骤3、获取输入的偏差控制信号，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整；
步骤4、将参数调整后的偏差控制信号输入至PID调节器，PID调节器将其调节后生成第二控制信号，将所述第二控制信号输入至待控制设备。
进一步地，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整的方法包括：
以第一控制信号为目标，对偏差控制信号进行曲线拟合。
本发明还提出一种用于控制设备的预控制PID调节装置，包括：预控制模块和PID调节器，所述预控制模块的输出端与PID调节器的输入端连接，所述预控制模块包括：建立单元、获取单元和参数调整单元；
所述建立单元，用于建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系；
所述获取单元，用于获取待控制设备的设备参数信息，根据所述设备参数信息确定与其对应的第一控制信号；
所述参数调整单元，用于获取输入的偏差控制信号，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整，并将参数调整后的偏差控制信号输入至PID调节器；
所述PID控制器，用于接收参数调整后的偏差控制信号，将其调节后生成第二控制信号，并将所述第二控制信号输入至待控制设备。
进一步地，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整的方法包括：
以第一控制信号为目标，对偏差控制信号进行曲线拟合。
进一步地，所述预控制模块的输出端通过开关与PID调节器的输入端连接，所述预控制模块还包括开关控制单元；
所述开关控制单元，用于在参数调整单元进行参数调整之前控制所述开关断开，在所述参数调整单元完成参数调整后控制所述开关闭合。
本发明的有益效果是：本发明所述的用于控制设备的预控制PID调节方法及装置，通过对输入PID调节器的偏差控制信号进行预处理，进行曲线补偿，然后再输入到对应的PID调节器，通过预处理提高了PID控制响应速度，同时也提升了控制精度。
附图说明
图1为本发明实施例所述的用于控制设备的预控制PID调节方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所述的预控制前后的偏差控制信号示意图；
图3为本发明实施例所述的用于控制设备的预控制PID调节装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本发明旨在解决现有的PID调节器对偏差信号进行调节时存在精度低和响应慢的问题，提出一种用于控制设备的预控制PID调节方法及装置，其主要的构思包括：建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系；获取待控制设备的设备参数信息，根据所述设备参数信息确定与其对应的第一控制信号；获取输入的偏差控制信号，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整；将参数调整后的偏差控制信号输入至PID调节器，PID调节器将其调节后生成第二控制信号，将所述第二控制信号输入至待控制设备。
实现上述预控制PID调节方法的装置包括：预控制模块和PID调节器，其中，预控制模块用于对输入至PID调节器的偏差控制信号进行预控制。具体地，预控制模块中，建立单元建立设备参数信息与第一控制信号之间的对应关系，当需要对待控制设备的控制信号进行PID调节时，获取单元获取待控制设备的设备参数信息，参数调整单元收到待输入至PID调节器的偏差控制信号后，根据设备参数信息对应的第一控制信号对偏差控制信号进行参数调后，再将其输入至PID调节器进行调节，然后再将PID调节器调节后生成的第二控制信号输入至待控制设备，实现对待控制设备的控制信号的调节。
实施例
本发明实施例所述的用于控制设备的预控制PID调节方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系；
可以理解，对于不同的待控制设备，输入至PID调节器的偏差控制信号也有所不同，期望PID控制器调节后得到的控制信号也有所不同，因此，本实施例中，在进行PID调节之前，需要建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系，其中，第一控制信号可以为期望输入至待控制设备的控制信号，第一控制信号可以通过人为设定。
步骤S2、获取待控制设备的设备参数信息，根据所述设备参数信息确定与其对应的第一控制信号；
在需要对待控制设备进行控制信号调节时，先获取待控制设备的设备参数信息，设备参数信号可以通过用户手动输入至预控制模块，预控制模块接收到用户输入的设备参数信息后确定与其对应的第一控制信号。
步骤S3、获取输入的偏差控制信号，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整；
其中，偏差控制信号为传统PID调节方式中直接输入至PID调节器中的偏差控制信号，为了缩短PID调节的响应时间以及提高PID调节精度，本实施例在偏差控制信号还没有输入至PID调节器时先对其进行参数调节后，再输入至PID调节器。
本实施例中，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整的方法包括：
以第一控制信号为目标，对偏差控制信号进行曲线拟合。
如图2所示，实线表示偏差控制信号，虚线表示参数调整后的偏差控制信号，本实施例通过曲线拟合的方式使得参数调整后的偏差控制信号与第一控制信号接近。
步骤S4、将参数调整后的偏差控制信号输入至PID调节器，PID调节器将其调节后生成第二控制信号，将所述第二控制信号输入至待控制设备。
可以理解，参数调整后的偏差控制信号已经与第一控制信号接近，此时，通过PID调节器对参数调整后的偏差控制信号进行调节需要的时间就较短了，因此，避免了调节超时的问题发生，提高了PID控制响应速度，同时也提升了控制精度。
基于此，本实施例还提出一种用于控制设备的预控制PID调节装置，如图3所示，包括：预控制模块和PID调节器，所述预控制模块的输出端与PID调节器的输入端连接，所述预控制模块包括：建立单元、获取单元和参数调整单元；
所述建立单元，用于建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系；
所述获取单元，用于获取待控制设备的设备参数信息，根据所述设备参数信息确定与其对应的第一控制信号；
所述参数调整单元，用于获取输入的偏差控制信号，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整，并将参数调整后的偏差控制信号输入至PID调节器；
所述PID控制器，用于接收参数调整后的偏差控制信号，将其调节后生成第二控制信号，并将所述第二控制信号输入至待控制设备。
本实施例中，为了实现停车，所述预控制模块的输出端通过开关与PID调节器的输入端连接，所述预控制模块还包括开关控制单元；
所述开关控制单元，用于在参数调整单元进行参数调整之前控制所述开关断开，在所述参数调整单元完成参数调整后控制所述开关闭合。在参数调整时，可以通过开关切除PID控制，从而进一步提高响应速度。
可以理解，由于本发明实施例所述用于控制设备的预控制PID调节装置是用于实现实施例所述用于控制设备的预控制PID调节方法的装置，对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的较为简单，相关之处参见方法的部分说明即可。
综上所述，本实施例充分利用了预控制的调节时间短和PID调节器的精度高的优势，通过对输入PID调节器的偏差控制信号进行预处理，进行曲线补偿，然后再输入到对应的PID调节器，通过预处理提高了PID控制响应速度，同时也提升了控制精度。
Claims (5)
1.用于控制设备的预控制PID调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系；
步骤2、获取待控制设备的设备参数信息，根据所述设备参数信息确定与其对应的第一控制信号；
步骤3、获取输入的偏差控制信号，所述输入的偏差控制信号为将要输入至PID调节器的偏差控制信号，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整；
步骤4、将参数调整后的偏差控制信号输入至PID调节器，PID调节器将其调节后生成第二控制信号，将所述第二控制信号输入至待控制设备。
2.如权利要求1所述的用于控制设备的预控制PID调节方法，其特征在于，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整的方法包括：
以第一控制信号为目标，对偏差控制信号进行曲线拟合。
3.用于控制设备的预控制PID调节装置，其特征在于，包括：预控制模块和PID调节器，所述预控制模块的输出端与PID调节器的输入端连接，所述预控制模块包括：建立单元、获取单元和参数调整单元；
所述建立单元，用于建立设备参数信息与第一控制信号的对应关系；
所述获取单元，用于获取待控制设备的设备参数信息，根据所述设备参数信息确定与其对应的第一控制信号；
所述参数调整单元，用于获取输入的偏差控制信号，所述输入的偏差控制信号为将要输入至PID调节器的偏差控制信号，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整，并将参数调整后的偏差控制信号输入至PID调节器；
所述PID调节器，用于接收参数调整后的偏差控制信号，将其调节后生成第二控制信号，并将所述第二控制信号输入至待控制设备。
4.如权利要求3所述的用于控制设备的预控制PID调节装置，其特征在于，根据所述第一控制信号对偏差控制信号进行参数调整的方法包括：
以第一控制信号为目标，对偏差控制信号进行曲线拟合。
5.如权利要求3所述的用于控制设备的预控制PID调节装置，其特征在于，所述预控制模块的输出端通过开关与PID调节器的输入端连接，所述预控制模块还包括开关控制单元；
所述开关控制单元，用于在参数调整单元进行参数调整之前控制所述开关断开，在所述参数调整单元完成参数调整后控制所述开关闭合。
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