基于PID系統(tǒng)的單向測徑儀具備工業(yè)控制功能

現(xiàn)在的自動(dòng)化生產(chǎn)中，不僅僅是需要自動(dòng)測量功能，自動(dòng)控制功能也被加入到了單向測徑儀中，以便更高品質(zhì)的生產(chǎn)。單向測徑儀是基于PID控制功能的在線檢測控制設(shè)備，它能不間斷的控制外徑尺寸，并且為閉環(huán)控制，對高質(zhì)量生產(chǎn)有著重要作用。

PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單，魯棒性好和可靠性高，被廣泛用于工業(yè)控制當(dāng)中。單向測徑儀就是利用該調(diào)解系統(tǒng)進(jìn)行外徑自動(dòng)控制的。單向測徑儀是根據(jù)實(shí)測線徑與設(shè)定標(biāo)稱值之間的偏差，來控制擠塑機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速或牽引機(jī)的轉(zhuǎn)速，使實(shí)際的線徑盡可能地接近標(biāo)稱值。

PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)構(gòu)成控制偏差：e(t)=r(t)-y(t)，將偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。其控制規(guī)律為：式中：Kc- 比例系數(shù)，TI- 積分時(shí)間常數(shù)，TD- 微分時(shí)間常數(shù)，PID 控制特點(diǎn)。

原理簡單，使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)：可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)控制領(lǐng)域，魯棒性強(qiáng)：即其控制品質(zhì)對被控對象特征的變化不大敏感。

比例環(huán)節(jié)，P調(diào)節(jié)對偏差信號e(t)能夠及時(shí)作出反應(yīng)，無任何絲毫的滯后。簡單來說，對于比例環(huán)節(jié)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器就會(huì)立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。

積分環(huán)節(jié)，I調(diào)節(jié)器的輸出不僅與偏差信號的大小有關(guān)，還與偏差存在的時(shí)間長短有關(guān)。在工業(yè)控制中，積分環(huán)節(jié)通常和其他控制策略一起使用。簡單來講，積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)TI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。

微分環(huán)節(jié)，微分調(diào)節(jié)只與偏差的變化成比例，偏差變化越劇烈，由微分調(diào)節(jié)器給出的控制作用越大，從而及時(shí)地抑制偏差的增長，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。微分環(huán)節(jié)能夠反映偏差信號的變化趨勢（變化速率），并能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。

PID控制系統(tǒng)的特性主要由比例系數(shù) KP、積分系數(shù)KI和微分系數(shù)KD來確定。為了取得較好的控制效果，應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x擇三個(gè)系數(shù)。如果取得太小，則系統(tǒng)的響應(yīng)速度太慢，反饋控制效果不好。如果取得太大，則會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定而發(fā)生震蕩。

采用外徑反饋控制以后，其產(chǎn)品線徑的變化明顯改善。采用外徑反饋控制以后，完全消除了外徑的慢速漂移變化。產(chǎn)品線徑的變化范圍從原來的 0.05mm 以上，減小到±0.01mm 以內(nèi)，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。