AI智能调节器在湿热箱温控系统中的应用.docVIP

AI智能调节器温度控制系统 概述露点式湿热箱可供各种产品和材料进行不同规范的潮热试验和干热试验。某精细化工厂有一台90年初代生产的Y61320温热试验箱，由于是采用模拟电子电路设计，电路较复杂，在元器件老化及发生温控故障时很难找到替代品维修，并且试验箱的温度测量不是数字显示，显得很不直观，有必要进行技术改造，应用智能PID调节器可解决这些问题。根据这个设想，将试验箱的后热器、热套和水箱的加热器的温度控制改用智能自整定PID调节器控制。二、仪表选型在湿热箱温控系统中，是通过控制可控硅的导通和断开来实现温度调节的，为了能够更精确的调节温度和尽量延长加热器的使用寿命，采用可控硅移相触发模式工作。仪表选择宇电AI人工智能调节器，具体型号为AI-518EK5L2L2。它具有以下的特点：(1) 采用万能输入，使仪表仅通过简单快捷的菜单选择，即可实现仪表的各种分度号、标准信号及远传压力信号、毫伏信号的输入。(2) 采用模块化通用电路结构，通过简单的模块组合，即可实现仪表的各种功能变换，通用性和灵活性显著增强。(3) 采用了集成度更高的IC芯片和先进的SMT表面元件贴装工艺以及独特的电路屏蔽技术，从而具备超强的抗干扰力和可靠性，可在十分严酷的电磁干扰环境下长期稳定工作。三、控制原理原有湿温箱电路的温控原理如下图所示。先把空气加湿到饱和状态或接近饱和状态，然后把湿空气加热，降低空气的相对湿度达到所需的湿度值。箱内的空气经螺壳通风机进入加湿通道喷雾加湿后，空气达到或接近所需的饱和状态，再经后热器加热，空气达到所需的空气状态。只要适当地控制后热器及水箱水的温度，就能达到所需要的湿度和温度。 采用AI智能PID调节器控制后热器、热套和水箱的加热器的温度。在实际应用中，当箱内实际温度小于设定温度时，由感温元件热电阻将温度变化转化为电阻值的变化，测温直流电桥的不平衡输出经差动放大和相敏检波后，产生频率不同的触发脉冲，加到可控硅的控制极上，使其导通角变化，从而获得升温过程所需的功率。当实际温度和设定温度相等时，测量电桥平衡，只有频率较低的触发脉冲输出，使可控硅以很少的导通角开启，提供一个小功率以弥补自然散发的热量而维持恒温。当实际温度高于设定温度时，触发电路无脉冲输出，可控硅完全关断，加热器两端无电压供给，试验箱停止加热。应用AI智能PID调节器后的控制加热应用电路如下图所示，采用Pt100作为测温元件输入到控制仪中，和改进前电路不同的是加热功率的大小是由AI智能PID调节器输出信号控制双向可控硅的控制极上，控温更加准确和直观。四、AI调节器PID算法、自整定和操作1.AI调节器PID算法AI系列智能工业调节器中的人工智能控制算法，既对PID算法加以改进和保留，加入模糊控制算法规则，并对给定值的变化加入了前馈调节。在误差大时，运用模糊算法进行调节，以彻底消除PID饱和积分现象，如同熟练工人进行手动调节。当误差趋小时，采用改进后的PID算法控制输出。其控制参数采用被控对象特征描述方式。一组(MPT)参数即可同时确定PID参数和模糊控制参数。系统具有无超调和高控制精度等特点。针对不稳定的非线形复杂调节对象，表内设有自适应调节规则，可使系统进一步加快响应速度，改善控制品质。针对控制参数较难确定的现实，表内设有自整定专家系统，可使系统的控制参数确定简单，准确度提高，因此，自整定系统的引入，不仅使复杂劳动简化，节约了调试时间，而且提高了控制系统的调节品质。对于许多复杂的调节对象，例如电炉温度控制中的电网电压变化、外界干扰因素和工作环境多变等，针对有严重非线形的控制对象，国外仪表公司也推出了不少对策和方法。例如，日本导电公司生产的仪表中，采用了多组算法；欧陆和欧姆龙仪表中采用了自适应功能；KMM智能调节仪表中采用了折线模块来适应系统的非线性；还有的仪表公司在仪表中采用辩识方法来提高仪表在非线性系统中的调节质量。在AI系列智能工业调节器中，针对有严重中非线性的控制对象，选择了自适应方式来解决。其改进的特点是：当控制偏差大于估计的误差时，自适应系统不是修改MPT参数(国外仪表的自适应功能是修改控制参数)，而是修改输出值来降低误差。虽然修改范围有限，但不会出现将原来正确控制参数改错的现象，使响应速度加快，使控制精度大大提高。PID算法的改进：常规PID算法构成如下：?输出=比例作用(P)+积分作用(I)+微分作用(D) 在常规PID的控制系统中，减少超调和提高控制精度是难以两全其美的，这主要是积分作用有缺陷造成的。如果减少积分作用，则静差不易消除，有扰动时，消除误差速度变慢，而当加强积分作用时，又难以避免超调，这也是常规PID控制中经常遇到的难题。在AI系列智能工业调节器中，当控制参数在比例带以外时，采用模糊控制，不存在抗饱和积分问题，而对PID算法部分又加以改进如下：输出