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浅析PID和APC控制

  • 什么是PID?

PID,就是“比例(proportional)、积分(integral)、微分(derivative)”,是一种很 常见的控制算法。常见的PID算法,位置式PID,增量式PID,串级PID等。

PID图是管道仪表流程图(Process & Instrumentation Drawing)的缩写,指的是用统一规定的图形符号和文字代号,详细地表示该系统的全部设备、仪表、管道、阀门和其他有关公用工程系统如:污水常规处理,发电系统,加热凝结水方案,中央空调系统的图纸。

PID控制器因其灵活性和可靠性而被广泛应用于各种工业过程控制,如温度控制、流量控制、压力控制等。在汽车中,巡航定速功能就是一个典型的PID控制应用。此外,PID控制器也可以用于电力电子转换器、MPPT充电控制器等领域。

  • 什么是APC?

先进过程控制,简称APC,并不是什么新概念。它仅仅只是一大类区别于经典控制的控制方法的统称,包含的内容非常丰富。从广泛的概念上来讲,能够获得比经典PID控制更好的控制效果的控制策略都可以称之为先进控制技术。

就目前来讲,应用比较广泛并且取得了良好效果的是模型预测控制,所以在现阶段人们讨论APC时,很多时候实际上是指MPC。其实,模型预测控制亦有很多种形式,如动态矩阵控制、广义预测控制等。但不管形式如何,都遵循一个基本的原理:模型预测、滚动优化、反馈校正。

  • APC和PID的区别

首先,APC与经典PID控制器的最大区别是不再只是单个变量的控制,而是对被控对象的整体进行多个变量的控制。这样就消除了多个回路之间的相互影响。

其次,APC相较于经典PID控制器具有预测功能。可以根据目前多个回路的工况进行分析,从而对控制器内每一个回路的未来进行预测,根据预测的结果对回路进行调节,进而可以让控制效果最大可能的得到优化。

APC相较于经典PID控制器具有更强的适应能力和更好的鲁棒性。适合于处理过程的大滞后、强耦合特性、并能有效地解决过程可测干扰。

还有就是相较于经典PID控制器,APC策略采用多变量优化算法,适合处理多层次、多目标和多约束控制问题,能够更方便地让生产过程控制反应生产过程的经济指标。

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