CN210804029U - 一种具有自整定功能的pid控制器参数调节微处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，包括电源，所述电源的输出端与信息转换单元的输入端电性连接，所述信息转换单元的输入端与温度信号采集单元的输出端电性连接，所述信息转换单元的输出端与PID控制器的输入端电性连接，所述PID控制器的输出端与A/D转换器的输入端双向电性连接，所述PID控制器的输出端与参数整定手动与自动切换开关的输入端双向电性连接，PID控制器的输出端与参数自整单元电性连接。该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，通过对PID控制器参数的自整定，从而克服水系统非线性、大滞后、时变性等因素影响，达到空调自控精度高，运行能耗低的效果。

Description

一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统

技术领域

本实用新型涉及PID控制器技术领域，具体为一种具有自整定功能的PID 控制器参数调节微处理系统。

背景技术

PID控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。通过Kp，Ki 和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合理选择相应的控制规律，否则PID控制器将达不到预期的控制效果。

在现有的建筑空调冷水系统中，现有的PID控制器出厂参数设定，无法满足不同空调建筑区域的差异数值需求，不能克服水系统非线性、大滞后、时变性等因素影响，导致空调自控精度低，运行能耗高的问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，具备克服水系统非线性、大滞后、时变性等因素影响，达到空调自控精度高，运行能耗低的效果等优点，解决了空调自控精度低，运行能耗高的问题的问题。

(二)技术方案

为实现上述克服水系统非线性、大滞后、时变性等因素影响，达到空调自控精度高，运行能耗低的效果的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，包括电源，所述电源的输出端与信息转换单元的输入端电性连接，所述信息转换单元的输入端与温度信号采集单元的输出端电性连接，所述信息转换单元的输出端与PID控制器的输入端电性连接，所述PID控制器的输出端与A/D转换器的输入端双向电性连接，所述PID控制器的输出端与参数整定手动与自动切换开关的输入端双向电性连接，所述PID控制器的输出端与参数自整单元电性连接，所述参数整定手动与自动切换开关的输出端与所述参数自整单元双向电性连接，所述参数自整单元的输出端与处理器的输入端电性连接，所述处理器的输出端与时间单元的输入端双向电性连接，所述处理器的输出端与显示器的输入端电性连接，所述处理器的输出端与微处理器的输入端电性连接，微处理的输出端电性连接有空调。

优选的，所述信息转换单元的内部依次连接有多路复用电路和信号处理模块。

优选的，所述参数自整单元的内部设置有自整定子模块、结果存储模块和输出存储模块。

优选的，所述微处理器的内部设置有D/A转换器和滤波器。

优选的，所述时间单元的内部设置有定时模块和闹铃模块。

优选的，所述述D/A转换器采用THS，所述D/A转换器采用二进制输入格式，其输出信号通过运放THS构成的电流电压变换电路将输出的电流信号转变为用于控制被控对象的电压信号，输出电压范围为-V到+V。

优选的，所述处理器器外接JTAG和AS两种配置模式，采用MHZ有源晶振提供系统时钟，所述处理器内设置有FPGA。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，具备以下有益效果：

(1)该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，通过对PID 控制器参数的自整定，从而克服水系统非线性、大滞后、时变性等因素影响，达到空调自控精度高，运行能耗低的效果。

(2)该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，通过设置时间单元，便于对装置进行时间上限定，针对特定时段做区别处理，提供了空调的使用效果。

(3)该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，参数整定手动与自动切换开关，可针对不同情况，对装置进行模式切换，方便使用。

(4)该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，为一个通用的PID控制器，易于维护、体积小、适应度高。对于不同的控制对象，可选择不同的采样时钟频率进行控制。由于系统简单，极大地方便了维护，降低维护成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，包括电源，电源的输出端与信息转换单元的输入端电性连接，信息转换单元的输入端与温度信号采集单元的输出端电性连接，信息转换单元的输出端与PID 控制器的输入端电性连接，PID控制器的输出端与A/D转换器的输入端双向电性连接，PID控制器的输出端与参数整定手动与自动切换开关的输入端双向电性连接，PID控制器的输出端与参数自整单元电性连接，参数整定手动与自动切换开关的输出端与参数自整单元双向电性连接，参数自整单元的输出端与处理器的输入端电性连接，处理器的输出端与时间单元的输入端双向电性连接，处理器的输出端与显示器的输入端电性连接，处理器的输出端与微处理器的输入端电性连接，微处理的输出端电性连接有空调。

进一步的，信息转换单元的内部依次连接有多路复用电路和信号处理模块，通过信息转换单元内的多路复用电路选择被控对象的温度传感器信号。

进一步的，参数自整单元的内部设置有自整定子模块、结果存储模块和输出存储模块,通过设置的自整定子模块，用于根据所述温度数据进行参数自整定，并将整定过程输出值写入下述的输出存储在输出存储模块，整定结构存储在结果存储模块。

进一步的，微处理器的内部设置有D/A转换器和滤波器，D/A转换器把连续的模拟信号转变为离散的数字信号，滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。

进一步的，时间单元的内部设置有定时模块和闹铃模块，通过设置时间单元，便于对装置进行时间上限定，针对特定时段做区别处理，提供了空调的使用效果。

进一步的，D/A转换器采用THS，D/A转换器采用二进制输入格式，其输出信号通过运放THS构成的电流电压变换电路将输出的电流信号转变为用于控制被控对象的电压信号，输出电压范围为-V到+V。

进一步的，处理器器外接JTAG和AS两种配置模式，采用MHZ有源晶振提供系统时钟，处理器内设置有FPGA。

工作原理：该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，通过设置的温度信号采集单元，将采集到的温度信息传递给信息转换单元，通过信息转换单元内的多路复用电路选择被控对象的温度传感器信号，并将温度传感器信号经过信号，传递给PID控制器，通过设置的A/D转换器，将模拟信号转变为数字信号传递给PID控制器，经PID处理后的信号传递给参数自整单元，通过设置的自整定子模块，用于根据所述温度数据进行参数自整定，并将整定过程输出值写入下述的输出存储在输出存储模块，整定结构存储在结果存储模块，经过参数自整单元处理产生多组PID控制器参数信号传递给处理器，处理器中的FPGA对每一组PID控制器参数进行评价，保留较优的，对于适应度较差PID控制器参数个体的不断进行遗传操作，直至找到相对最优的PID控制器参数，整定过程中显示整定工作状态，整定结束后输出最优 PID控制器参数，FPGA生产D/A转换器时序，并传递给微处理器，微处理器处理后的信号传递给空调，。

综上所述，该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，通过对PID控制器参数的自整定，从而克服水系统非线性、大滞后、时变性等因素影响，达到空调自控精度高，运行能耗低的效果。

该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，通过设置时间单元，便于对装置进行时间上限定，针对特定时段做区别处理，提供了空调的使用效果。

该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，参数整定手动与自动切换开关，可针对不同情况，对装置进行模式切换，方便使用。

该具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，为一个通用的PID 控制器，易于维护、体积小、适应度高。对于不同的控制对象，可选择不同的采样时钟频率进行控制。由于系统简单，极大地方便了维护，降低维护成本。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，包括电源，其特征在于：所述电源的输出端与信息转换单元的输入端电性连接，所述信息转换单元的输入端与温度信号采集单元的输出端电性连接，所述信息转换单元的输出端与PID控制器的输入端电性连接，所述PID控制器的输出端与A/D转换器的输入端双向电性连接，所述PID控制器的输出端与参数整定手动与自动切换开关的输入端双向电性连接，所述PID控制器的输出端与参数自整单元电性连接，所述参数整定手动与自动切换开关的输出端与所述参数自整单元双向电性连接，所述参数自整单元的输出端与处理器的输入端电性连接，所述处理器的输出端与时间单元的输入端双向电性连接，所述处理器的输出端与显示器的输入端电性连接，所述处理器的输出端与微处理器的输入端电性连接，微处理的输出端电性连接有空调。

2.根据权利要求1所述的一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，其特征在于：所述信息转换单元的内部依次连接有多路复用电路和信号处理模块。

3.根据权利要求1所述的一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，其特征在于：所述参数自整单元的内部设置有自整定子模块、结果存储模块和输出存储模块。

4.根据权利要求1所述的一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，其特征在于：所述微处理器的内部设置有D/A转换器和滤波器。

5.根据权利要求1所述的一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，其特征在于：所述时间单元的内部设置有定时模块和闹铃模块。

6.根据权利要求4所述的一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，其特征在于：所述D/A转换器采用THS5651，所述D/A转换器采用二进制输入格式，其输出信号通过运放THS4001构成的电流电压变换电路将输出的电流信号转变为用于控制被控对象的电压信号，输出电压范围为-5V到+5V。

7.根据权利要求1所述的一种具有自整定功能的PID控制器参数调节微处理系统，其特征在于：所述处理器外接JTAG和AS两种配置模式，采用20MHZ有源晶振提供系统时钟，所述处理器内设置有FPGA。

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