怎樣利用數學模型進行精確控制？

風聲1923

最近在學自動控制，處于9-98大俠所說的轉專業的狀態（原專業是機械），試著做了一個溫度控制系統，硬件：觸摸屏---PLC---固態繼電器---發熱盤---熱電偶+變送器---AD轉換。

控制方法是PID，其中最關鍵的是PID參數整定的問題，查了下資料，常用的有試湊法、等幅振蕩法、飛升曲線法。

這些都是在不知道數學模型的情況下用的，還有一種方法就是建立控制對象的數學模型，進而搭建整個控制系統的傳遞函數，再根據控制指標求得PID的參數。下面，我嘗試用這種方法來做。

6 C" `3 O* O& f' B. s步驟：
; M9 w" O2 o! ~5 y* A（1）確定基本數學模型;
2 T. p0 Z, U/ O" J7 `(2)從階躍響應得到模型的參數;
2 H2 ^4 f) X8 T7 f（3）Matlab仿真，得到PID參數；
（4）實際運行，并調試。
* q) U5 m$ u/ S5 }$ Z1 o詳細的推導過程在附件。

問題：

這里我建立的數學模型目的只是為了更快地得到PID的參數，不通過數學模型而用試湊的方法也能得到，只不過麻煩點。之前請教過9-98大俠關于精確控制的問題，不知道怎樣利用數學模型進行精確控制？應該不是用PID控制吧。

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2266998

你這么想一個問題，這種控制，其核心問題是為了實現一個‘目標’，一切是圍繞這個目標的，其展開、持續發生、結束，都是為一個目標，實現這個目標，并對比那個實現的數值，就是你需要的精度誤差，

/ K; h. E9 A; Q給你舉一個例子，你就明白了，

0 [% \# Z" l. C1，為控制一個穩定的溫度目標值，要一套供熱系統，一套閥組系統，一套自動化系統，并且還有你要控制的那個‘加熱體’，
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2，你對目標加熱，一定有一個加熱速率，其數值與原始的熱動勢，閥組開度，泵系統效率有關系，你控制好這個，就實現了那個速率，這不是核心問題，加熱速率是一個動態問題，好玩，不復雜，

+ t4 K! V* B  G, `+ @  K2 x3，核心問題是你怎么控制那個‘目標值’，你以一個速率來‘驅動加熱’，到目標點就會有‘過沖現象’，你用PID來抑制這個，就會影響你加熱速率，假如你希望完全達到你的目標點，加熱速率就很低，甚至是遙遙無期，這在工藝上不現實，甲方也不允許，
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4，你用‘屁埃地’到一個接近值的時候，這個PID就無效了，或者過沖，或者沒法接近，

7 Z% [2 |! y, k! q0 T* @: ~% a5，再往下玩，就是你自己的模型了，你厲害，是厲害在你自己的模型上面了，用PID誰都會的，大家都會，你就沒法牛，

6 r% I- Q3 o9 F6 ]# a( Z4 k6，你切了PID，就得玩你自己的東西了，你必須準確知道那個加熱體的確切問題，比如熱容，散熱率等東西，不知道這個，沒法精確控制目標點，

2 K, Q! |! o; X, h  Y7，你寫數學模型，就是先要預知那個目標，即再給多少熱量，就正好是你目標，并且不過沖，或者過沖非常小，其與理論目標值的差值，這就是你要的精度，水平高，是在這個上面了，

8，假如你用‘單短路’來玩PID 的話，后期要開‘雙短路’，切掉‘雙短路’以后，切入你的模型，
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9，即使是‘三短路 也只能玩到一定精度，高了都不行，這之后，你用你自己的模型去帶‘中繼箱’，用中繼箱的溫度去換那個‘加熱體’的熱容空缺，假如計算準確的條件下，一次就‘準確切入’了，所謂說模型，是這個模型，而不是PID，一次沒有切入，要有手段修正，修正是高速的，比PID的效率高許多倍，直接就可以切到目標，俺是這個玩的好，才在行業里混住了，而不是玩PId，
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10， 當然了，你PID玩的熟練，也是‘大爺’，因為許多家伙連PID 的積分都調不了，假如你隨手會玩PID的，玩弄于股掌之間，就可以每天有6000塊，再多了就困難，因為再多的話，你就必須切入俺說的模型去，否則沒戲，
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, `$ O% J! h9 F* ]/ M11，你玩了俺上面說的東西，兩次就可以準確’切入‘，就沒有人敢跟你還價，你就可以給博導們作咨詢，給航空領域做設計，他們都很乖的，并且非常富有，

8 e4 x! I% k! V0 [$ ^1 o哈哈，

# ^5 H3 M. D+ M$ g* d# _' ~5 x( X順便說一句，俺非常，非常喜歡你學習的態度，是屬于多年都見不到的年輕人，努力下去，必有出息的，

拉普拉斯

我也是機械，樓主這個跨的挺遠的啊
數學建模不是一個人能完成的，隔壁實驗室是控制的，一般是一個小組來完成的

04102

PID的參數可以試著設定一個值，跑一下，看到曲線之后就知道三個值分別調整的方向了。
另外，成品的溫控器很多帶有“自整定”功能，其實也是試著跑一下，然后自動調節參數。
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& R' N. U# T. L% ^" R/ ]6 @7 z感覺您說的這個數學模型，像是要自己推整個系統的方程了。如果是真要推這個東西的話，
個人覺得：被加熱物體在x溫度下、對y溫度空氣的散熱功率，難在這個地方了。

單車居士

這種帖子我喜歡:lol

04102

如果散熱的功率和溫度差是線性關系的話，推導出來還是不難，做幾個測試，參數就出來了，最怕是非線性的關系，要做大量的測試，或者找出這個非線性方程了。

個人觀點：
恒定加熱功率，分別測試許多個功率點的內外溫差，最終才能得到點圖，到時候才能知道擬合出來是個什么樣子的線吧？
如果這個很準確的話，可以得知加熱過程中散失多少熱量。有比熱容數據的話，可得知△T需要的熱量，得發熱體在定功率下的加熱時間。

我嘗試做過小尺寸鋁殼體的恒溫，里面裝電路板的。
如果內部有局部自身發熱的恒溫器件的話，感覺就麻煩許多，比如說LM399這樣的自恒溫基準器件。
* I0 x6 |/ \5 Y曾經考慮過樓主所說的那種數學模型，一方面是自己水準欠，又感覺現有的PID方案夠用，所以沒有硬啃下去，覺得那事兒太大了。
雙層鋁殼，熱穩定時間很長，就感覺只有PID自整定方便點了。
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yunsan

                           討論的真熱鬧哎，不過看的不太懂

李澤

看著好學術啊，完全沒看懂。
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去，你的旅行

學生進來學習

04102

2266998 發表于 2013-10-24 18:52
/ z" a% I- ~( X' k) U你這么想一個問題，這種控制，其核心問題是為了實現一個‘目標’，一切是圍繞這個目標的，其展開、持續發生 ...

我是假定散失的熱量和溫度成正比，溫度高散熱里大，通過給加熱體一個恒定的功率，當溫度恒定后，散失的熱量就等于加熱的熱量了。我只測了一點，測了不同溫度下的加熱功率，基本是成線性的，也驗證了我的假設。

俺也是那么想的，恒功率穩定后就是平衡狀態。
恭喜樓主啦！
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, j. C$ F6 v/ [2 o; ^5 q: y6 V俺當初想著散熱功率跟空氣流速有關系，空氣流速度跟△T有關系，結果就越想事兒越大，并沒有真正去測試一下。
6 N9 v5 O4 S! B. I' [: a+ }5 C, Z改天我也試試去
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