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图2-3 DDC系统构成框图
DDC系统也是计算机在工业应用中最普遍的一种形式。
2.3 PID技术
2.3.1 PID技术的产生与发展
自从上世纪 30 年代以来，自动化技术获得惊人的成就，现在在工业生产和科学发展中起着关键作用。当前，自动化装置已成为大型设备不可分割的一部分。可以说，如果不配备适当的自动化设备，大型生产过程根本无法进行。事实上，自动化水平高低已经成为衡量工业企业现代化的一个重要标志。传统的过程控制中对液位高度参数控制都采用 PID 控制，可以说获得了很好的效果。在生产过程中，PID 控制已经成为历史最悠久、生命力最强的基本方式。此后，随着计算机和PLC的发展，计算机和PLC与模糊ID 控制技术完美的结合，可以通过计算机控制 PLC 产生 PID 参数，控制被控对象以及反馈数据给计算机进行处理。 模糊控制是近十几年来迅速发展的一项技术,与神经网络及专家控制并称为智能控制, 但由于其简单实用,目前已成功应用于各种控制系统中。模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数学控制方法, 属于非线性控制方法。由于引入专家的逻辑思文方式,使得模糊控制器具有一定的自适应控制能力, 因而特别适用于难于用精确数学模型描述的系统, 并且有很强的鲁棒性和稳定性。本设计针对常见的一阶惯性环节温控对象,设计出一种PID控制与模糊控制(FLC) 相结合的控制系统,可以取得良好的控制效果。
2.3.2 PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
1、比例(P)控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
2、积分(I)控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
3、微分（D）控制
在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
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