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PI控制
 
简介
是一个PI(比例积分)回路控制模块。
这个PI控制模块将收集到的数据和一个设定值比较,然后把这个差作为控制结果的反馈用于计算新的输出值,从而使系统的数据达到或稳定在设定值附近。可以用数学方法证明,在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下,PI反馈回路可以很好的保持系统的稳定。
 
功能
PI控制模块可以用来控制HAVC应用中的温度,压强,流量,速度等变量。它采用两种算法来调整被控制的数值。
比例:使用当前值来控制。将设定值与当前输入之间的误差值和一个比例系数(Kp)相乘,然后将此乘积用于计算控制模块输出。比例控制的输出变化与输入的偏差成正比。比如说,一个电热器的控制器的比例尺范围是10°C,它的预定值是20°C。那么它在10℃的时候会输出100%,在15°C的时候会输出50%,在19°C的时候输出10%,而在20°C时会输出0。
积分:使用过去值来控制。将过去一段时间内(积分时间)的误差和与一个常数Ki相乘,然后将此乘积用于计算控制模块输出。积分控制的输出与输入偏差对时间的积分成正比,积分时间的大小表征了积分控制作用的强弱。积分时间越小,控制作用越强;反之,控制作用越弱。
PI控制模块结合了以上两种控制方法,比例控制使得控制非常及时,迅速,即只要存在误差,控制器立即产生控制作用;而积分控制考虑时间累积的因素,具有消除余差的能力,从而实现较为理想的控制过程。PI控制原理图如下。
 
输入
Pin
描述
使能
是否开启PI控制。
正比例
定义控制方向:
真:正比例控制。如果输入值(Xctr)增长,控制输出也增长。用于制冷,除湿控制过程。
假:反比例控制。如果输入值(Xctr)增长,控制输出减小。用于制热,加湿,恒压变频控制过程。
 
Xctr - --P
Yctr
正比例
< 0
0%
≥ 0
0% ∼ 100%
反比例
> 0
0%
≤ 0
0% ∼ 100%
输入值
控制输入,一般为系统中的传感器得到的测量结果,如温度,水位等。
设定值
设定的参考值。通过PI控制可使输入值达到或维持在参考值。
死区设定
如果控制偏差小于半死区值[Sp]-[Xctr]<[Nz]/2, 则控制输出值经过7个程序循环周期后将维持当前值不变直到偏差超出死区。
比例系数
Kp必须>0。设置Kp,调节比例产生的增益作用大小,该值越大,比例产生的增益作用越大。若设为0.1,PI控制模块输出变化为1/10的偏差值;如果设为100,则输出增益为100倍的偏差值。
积分时间
偏差引起输出变化的时间。例如积分时间设为 1秒,则输出变化 100%所需时间为 1 秒。
 
输出
Pin
描述
PI输出
PI控制输出,为0到100区间(含限值)的一个数值。PI控制器将系统输出关闭视为0,系统最大输出视为100。
 
输入值
Pin
数据类型
单位
默认值
取值范围
使能
数字量
-
-
真,假
正比例
数字量
-
-
真,假
输入值
模拟量
-
-
-
设定值
模拟量
-
-
-
死区设定
模拟量
-
-
-
比例系数
模拟量
-
10
-
积分时间
模拟量
128
-
 
输出值
Pin
数据类型
单位
默认值
取值范围
PI输出
模拟量
-
-
0 - 100
 
示例1夏天制冷过程(正比例控制)
机组启停开关(DI)闭合且闭合且冬夏转换开关(DI)闭合, PI控制器将根据送风温度(AI)和温度设定值(变量)进行运算,运算结果驱动冷水阀输出(AO)。
 
示例2冬天制热过程(反比例控制)
机组启停开关(DI)闭合且冬夏转换开关(DI)断开, PI控制器将根据送风温度(AI)和温度设定值(变量)进行运算,运算结果驱动热水阀输出(AO)。
 
示例3加湿过程(反比例控制)
风机运行状态 (DI)闭合,PI控制器将根据送风湿度(AI) 和 湿度设定值(变量) 进行运算,运算结果驱动加湿阀输出(AO);
 
示例4除湿过程(正比例控制)
风机运行状态(DI) 闭合, PI控制器将根据送风湿度(AI) 和湿度设定值(变量) 进行运算,运算结果驱动冷水阀输出(AO),如果除湿和制冷同时控制冷水阀输出,则一般使用最大优先策略;
 
示例5风机压力变频控制过程(反比例控制)
机组开关(DI) 闭合, PI控制器将根据送风压力(AI) 和送风压力设定值(变量) 进行运算,运算结果驱动风机变频器输出(AO);
 
示例6水泵恒压变频控制过程(反比例控制)
机组开关(DI) 闭合, PI控制器将根据供水压力(AI) 和供水压力设定值(变量) 进行运算,运算结果驱动水泵变频器输出(AO);
 
示例中的线性变换功能块(➙ 50)作用是将PI模块的0-100范围内的输出线性转换成0-10的输出,从而可赋值给数据类型为0-10V模拟量的水阀输出通道。
 
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PI参数设定