电子膨胀阀的最优PID控制.pdf

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1、《自动化技术与应用》2008年第27卷第4期经验交流TechnicalCOmmunications电子膨胀阀的最优PlD控制陈金艳1，王浩2。刘廷瑞3(1．潍坊教育学院，山东青州262500；2．青岛港湾职业技术学院，山东胶南266404；3．山东科技大学，山东青岛266510)摘要：本文详细阐述了电子膨胀阀PID控制的原理、参数及传递函数，提出一种实现PID参数整定的方法，获得了理想的PD最优控制器，并在多次试验的基础上确定了一般意义上的PD控制器经验公式。根据获得的PD参数，通过S7200PLC，利用集成脉冲触发步进电机实现了对电子膨胀阀的PD反馈调节控制

2、。关键词：最优控制；电子膨胀阀；S7200；步进电机；PID控制中图分类号：TP202．7文献标识码：B文章编号：1003724l(2008)040102—04OptimalPlDCOntrOIOfElectrOniCExpanSiOn＼／raIVeCHENJin-yanl，WANGHa02，LIUTing-rui3(1．WeiFangEducationalCollege，Qingzhou262500CIlina；2．QingDaoHarborvocationalTectulologyC01lege，Jiaon柚266404C}lina；3．ShanDongU

3、IliVersityofSciencea11dTecllIlology，Qingdao266510Cmna)Abstract：ThispaperpresentsthePIDcontroltheories，parameters，aJldtransferfunctionsofelectronicexpansionValVesystem．T0realizeoptimizedcontrol，aPIDparametersettingwayisputforwardandanidealPDcontrollerisobtained．AnempiricalformulaofPD

4、contr011erforgeneralsituationsisdetenninedbasedontheexperiments．WiththePDparametersandtheS7—200PLC，thePDfeedbackcontroloftheelectronicexpansionValVesystemisachieVedwiththehelpofintegratedimpulse—triggersteppingmotor．Keywords：OptimalControl；ElectronicExpansionValve；S7—200；SteppingMot

5、or；PIDcontrol1引言制冷机中新的电子式蒸发器供液调节采用电子膨胀阀系统⋯。这种流量调节的效果，受调节器特性的支配。为了确保制冷机运行稳定，电子膨胀阀必须遵循适当的控制规律，才能得到期望的调节品质。归纳起来，就控制系统组成而言有过热度闭环反馈控制，也有反馈加前馈的复合控制。最为常用的是闭环反馈PID控制。采用PID控制需要以蒸发器(对象)的动态特性为基础。本文针对PID控制应用了最优控制器设计方法对其参数进行了整定，获得了最优PD控制器，在此多次测试的基础上也总结了一种经验公式，并在实践中得到验证。在此基础上进一步设计了最优PD控制器的S7—200硬

6、件实现方法。收稿日期：207一l2—112PID参数的自适应算法电子膨胀阀的PID控制系统框图如图l所示。电子膨胀阀(执行器)采用步进电机驱动的形式。函数y(s)是调节器输出信号，它相应于步进电机给出的阀位变化；系统的输出是控制参数过热度△丁；函数E(s)是△丁与给定目标过热度△丁，的偏差。图1电子膨胀阀PlD控制系统2．1蒸发器的传递函数将蒸发器视为有滞后的一阶对象⋯，其传递函数为：吲沪告=竿譬式中：Ⅳ。一蒸发器的增益；丁一蒸发器的时间常数；f蒸发器的滞后。经验交流TechnicaICommunicatIons《自动化技术与应用》2008年第27卷第4期对蒸

7、发器动态特性的研究表明，其特性参数足。、丁、f取决于其结构型式和制冷系统的配置。2．2膨胀阀的传递函数膨胀阀具有线性流量的特性，它的比例增益为KⅣ，给步进电机以正向脉冲(或负向脉冲)的形式，可以使阀的开度连续地增大(或缩小)，从而使制冷剂流量增加(或减小)。其传递函数⋯为：日v(5)=m(s)／E(s)=Kv／J3最优控制器设计3．1PID控制器设计最优控制[2】就是在一定的具体条件下，要完成某个控制任务，使得选定指标最小或最大的控制。本设计选用的目标函数采用ITAE准则，其定义为：k=rrI砸)I出，在时间t比较大时，为保证指标值小，会迫使稳态误差变小，这样

8、能使得系统很快进入稳态区域。首先对蒸发