张墩利，周国栋

(湖南广播电视大学机电工程系，湖南长沙 410004）

基于积分分离PID算法的恒压供水系统设计

张墩利，周国栋

(湖南广播电视大学机电工程系，湖南长沙 410004）

为提高恒压供水设备的水压精度，采用积分分离PID算法实现水箱的恒压控制，实际测试表明，该控制系统运行稳定，调节精度高，鲁棒性好，达到了设计要求。

PID；恒压控制；PLC

0 引言

传统的PID控制水箱水位调节精度低，鲁棒性差[1]。模糊控制、神经网络控制、多模态的水箱水位等控制算法复杂，实现困难，不容易在PLC使用[2-3]。本文采用积分分离PID控制算法，编程简单，实现方便，易于在PLC中实现。

图1 恒压供水系统示意图

1 硬件系统

水箱需要维持一定的水位（例如75%水位高度），该水箱的水以变化的速度流出，这就需要一个用变频器控制的电动机拖动水泵供水。当出水量增大时，变频器输出频率提高，使电动机升速，增加供水量；反之电动机降速，减少供水量，始终维持水位不变化。该系统称为恒压供水系统（如图1所示）。

该系统的PLC输入输出如表1所示，供水系统控制电路图如图2所示。

2 积分分离的PID控制算法

传统PID控制算法中，积分环节的主要作用是可以消除系统的静态误差，提高控制精度。但积分环节的主要问题是在启动、结束或大幅度变化输出值时，会造成系统输出在短时间内输出过大，可能超过系统承受范围而引发控制失效，也可能造成后续控制过程超调严重，甚至引起系统震荡，在实际生产中，这些问题都可能带来严重后果。……