基于PID溫度參數自整定的化工設備電氣儀表系統設計

楊久祥

摘 要：傳統的基于化工行業的電氣儀表的溫度參數整定方法具有實時性差、開銷大、精度低等缺點。針對上述問題，提出了一種精度較高、抗干擾能力較強的電氣儀表溫度參數自整定方法。該溫度參數自整定方法基于多模穩態PID控制，控制方法簡單可靠。設計了一種溫度參數PID控制器并推導出溫度參數自整定方程，通過仿真驗證了該方法的可行性。

關鍵詞：化工行業；電氣儀表；溫度參數；自整定

在化工行業中，為確?；瘜W反應和化學條件成熟，需用儀表檢測化學反應中的溫度，故儀表的可靠性和精度至關重要。傳統的用于化工行業的電氣儀表結構復雜、實時性差、純在溫度漂移及失真等問題。因而儀表溫度參數自整定方法成為了科研人員的重點研究對象。本文提出了一種精度較高、抗干擾能力較強的電氣儀表溫度參數自整定方法。該溫度參數自整定方法基于多模穩態PID控制，仿真結果表明該控制方法簡單可靠，精度較傳統儀表較高。

1 傳統自整定模型

傳統的用于化工行業的溫度測量儀表的結構圖如圖1所示。圖1中，r為系統輸入，y為系統輸出，d為系統的擾動，P（s）表示儀表在測量溫度過程中的傳遞函數，M（s）表示儀表在測量溫度過程中的固有頻率特性，Q1（s）為儀表的多模測量控制系數，Q2（s）為儀表的容錯性控制系數。系統在穩態的狀態下，如果有擾動打破系統的平衡，通過閉環控制會自行調節，從而使系統處于新的平衡狀態。此控制系統存在溫度漂移、可靠性差、精度不高等缺點。

2 自整定方法

2.1 多模穩態溫度參數PID控制器

本文設計的多模穩態溫度參數PID控制器結構圖如圖2所示。

2.2 溫度參數自整定

3 電氣儀表仿真

為驗證所提出的電氣儀表自整定方法，在Matlab中建立數學模型，未進行自整定和進行自整定的仿真結果如圖3所示。

由圖3可知，未進行自整定時，儀表的誤差較大，誤差幅值不穩定，而進行自整定后，誤差減小且較穩定。為突出其控制方法的優點，將此控制方法與傳統方法進行對比，仿真結果如圖4所示。圖4仿真結果表明，本文提出的控制方法抗干擾能力強，輸出結果穩定，噪聲小，精度高且克服了溫漂問題。

4 結論

為解決傳統的化工電氣儀表的精度差、輸出不穩定、抗干擾能力弱等缺點，本文提出了一種基于多模穩態PID溫度自整定方法。通在Matlab中建立該方法的數學模型，仿真結果表明，該方法可有效解決系統的溫度漂移，提高系統的穩定性、精度等，具有應用價值。

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