delay - 在具有延迟的系统中调整pid

Question

我需要在一个延迟很大的系统中调整PI(D)的增益。这是一个常见的温度 Controller ，但温度探头距离加热器较远。一些进一步的信息:

加热器响应上的任何变化，探头的响应都会延迟约10秒

温度以1 Hz采样，分辨率为0.01°C

加热器是PWM Controller ，周期为1 Hz，具有10位PWM

目标是将振荡保持在±0.05°C以下

目前，我正在使用 Controller 作为PI。我无法避免振荡。增益越高，振荡越小且速度越快。仍然太高(约±0.15°C)。
减小P和I增益会导致很长很深的振荡。

我认为这是由于延迟。
稳定时间不是问题，它可能需要花费所有时间。

我对如何使系统工作感到困惑。让我们考虑仅使用I。当探头达到目标值并且I输出开始降低时，温度将再次升高。我不能使用导数项，因为变化太慢并且dError非常接近于零(如果将dGain设置为一个很大的值，则会产生过多的噪声)。

任何想法？

Answer 1

尝试仅P。仅比例振荡的速度有多快？如果您无法将Kp调得足够小而没有振荡，则说明您的加热器功率过大。

如果系统的死区时间约为10s，则使用Ziegler Nichols开环PI规则(https://controls.engin.umich.edu/wiki/index.php/PIDTuningClassical#Ziegler-Nichols_Open-Loop_Tuning_Method_or_Process_Reaction_Method:)，积分项的时间常数(T_i)应为死区的3.3倍，然后积分项应为Ki = Kp/T_i。因此，死区时间= 10s时，Ki应该为Kp/33或更慢。

如果您正在获得仅积分振荡，那么积分的上下摆动速度将比过程响应快，并且它应该更小。

另外-考虑不同术语的单位。可能不是造成您的问题的延迟，而是测量和控制系统的分辨率。例如，如果要驱动一个具有1/1024分辨率PWM的100W加热器，则您要根据0.01C的温差来调整每个PWM计数的分辨率为0.1W。小于Kp = 100 PWMcount/度(或10W/度)时，PWM中没有足够的分辨率来响应0.01C错误进行更改。在Kp = 10PWM/C时，您可能需要更改0.10C才能实际改变PWM功率。可以使用更高分辨率的PWM吗？

换句话说，如果要在0.01C的30C范围内运行系统，我想您至少需要一个15位PWM，其分辨率是受控系统的10倍。仅用10位PWM，在控制下以10倍于测量分辨率的分辨率，您只能得到大约1C的总量程。