数字PID控制在恒温恒湿空调系统中的应有

对空调系统中温度、湿度的PID 控制方案进行了深入的分析,并结合实际工程项目,针对北方冬季条件下温度、湿度调整的详细介绍,先后用到了“变速积分”,“抗积分饱和”“, 活用微分项”“, 给定值平移”等方法。其中“活用微分项”“, 给定值平移”等方法是笔者自己提出来的。经过实验验证,相比传统PID 算法,上述改进方法的综合利用取得了显著效果。

数字PID控制在汽车厂恒温恒湿空调系统中的应用

一汽轿车股份有限公司 张力 李会哲

【摘要】：对空调系统中温度、湿度的PID 控制方案进行了深入的分析,并结合实际工程项目,

针对北方冬季条件下温度、湿度调整的详细介绍,先后用到了“变速积分”,“抗积分饱和”“, 活用微分项”“, 给定值平移”等方法。其中“活用微分项”“, 给定值平移”等方法是笔者自己提出来的。经过实验验证,相比传统PID 算法,上述改进方法的综合利用取得了显著效果。

关键词：空调系统 PID 控制 恒温恒湿

送风单元（Air Supply Unit）主要实现车间外部新风的温度调节、相对湿度调节、洁净化处理。温度调节和相对湿度调节重要采用高温水加热系统和喷淋系统完成。

参考方案高温水加热系统进入温度要求为105℃，回水温度要求为7℃，供水要求要求8bar。

0．引 言

涂装生产线送风空调主要是提供特定温度和特定相对湿度以及特定风速的空气，以满足汽车油漆作业对环境的要求。由于油漆作业对环境的严格要求，对送风的温度和相对湿度的要求相当严格，温度调节和湿度调节以满足车身油漆作业要求。

根据目前情况，车身油漆主要分为油性漆和水性漆。油性漆作业环境一般要求温度控制在20℃~30℃之间（温度波动范围应控制在±0.5℃左右），相对湿度应控制在60%~70%之间。相对于油性漆，水性漆对环境温度和相对湿度的要求要苛刻的多，温度一般应控制在23±0.5℃之间，相对湿度应控制在65%±2%之间。目前国内汽车厂大多采用油性漆，但从节能环保角度出发，在不久的将来水性漆必将大规模采用，从而对空调系统的设计提出了更高的要求。因此确保送风达到设定的流量与温度显得至关重要。

2. PID 控制的原理及分析

PID 是生产过程中最普遍采用的控制方法,在众多行业中得到广泛应用。由控制理论本身面临着一些问题和困难,需要不断改进和提高。尽管大量新的控制算法不断涌现,但常规的PID 及改进的PID 控制算法仍广泛应用于工业控制领域。

2.1 PID 控制算法简介

依然采用的是PID 控制算法,根据工业现场的实际情况,发现传统的PID 算法不能满足要求,因此对算法的优点和缺点进行了研究,通过反复实验验证,对PID 算法进行了改进,传统的 PID 控制算法有它的局限性和不足之处，只有在系统模型参数为非时变的情况下才能获得理想的效果，当应用到时变系统时，系统的性能会变差，甚至不稳定。另外，在对 PID 参数整定过程中，往往得不到全局性的最优值。因此，这种控制作用无法从根本上解决动态品质和稳定精度的矛盾。为此，以涂装线送风空调温湿度控制系统为例，借助于可编程控制器（PLC），说明在程序升温控制系统中如何实现智能PID 控制。PID 控制技术是基于反馈的控制方法。反馈理论的要素包括3 个部分:测量、

1．送风空调系统构成与工作原理

空调送风系统主要包括送风单元（Air Supply Unit）、送风风管以及排风系统等部分组成。

图一 送风单元原理图

对空调系统中温度、湿度的PID 控制方案进行了深入的分析,并结合实际工程项目,针对北方冬季条件下温度、湿度调整的详细介绍,先后用到了“变速积分”,“抗积分饱和”“, 活用微分项”“, 给定值平移”等方法。其中“活用微分项”“, 给定值平移”等方法是笔者自己提出来的。经过实验验证,相比传统PID 算法,上述改进方法的综合利用取得了显著效果。

比较和执行。将测量值与期望值相比较,并用这个误差来调节控制器,进而实现对系统控制。PID 控制算法结构框架如图1

所示。

图1 PID 控制算法结构

2．2采样时间的选择

采样频率的选择,理论上采样时间越短越好,但是这样会增加计算机的负担,而且对于惯性比较大的控制对象,如果频率太高,容易引起系统震荡。如果采样周期太长,会丢失一些有用的高频信息,无法正确反应连续的时间信号,使控制效果下降;因此采用周期的选择应综合考虑系统的控制效果、稳定性和控制系统的实时性之间的要求。针对温度控制系统,经反复实验,确定采样时间为1 s。

2.3抗积分饱和

所谓积分饱和是指PID 控制器输出由于积分作用的不断累加,从而导致执行机构达到极限位置,例如此时执行机构阀门已经达到最大位置,而控制器计算得出的输出U ( k) 继续增大,阀门开度不可能再增大了,此时就称控制器输出的控制量超出了正常运行范围而进入了饱和区。一旦系统出现了反向偏差,U ( k) 逐渐从饱和区退出,进入饱和区愈深则退出饱和区的时间越长。在这段时间内,执行机构仍停留在极限位置,而不能随偏差反向立即做出相应的改变,这时系统就像失去控制一样,造成控制性能恶化。这种现象称为积分饱和现象或积分失控现象。抗积分饱和的思路是在计 …… 此处隐藏：2879字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……