恒溫搖床控制算法改進

恒溫搖床所處的環境溫度、箱體容器表面積都會對整個控制系統產生一定干擾，且傳統 PID 算法無法在線調整參數，溫控精度不夠理想。本文通過設計變速積分和微分先行的改進型 PID 控制算法，以改善系統控制效果。

變速積分

常規PID 控制算法如式（1）中積分系數Ki 是一個固定常數 ，主要作用是消除系統余差 ，提高系統控制精度 。在恒溫搖床實際溫度控制過程中，開始溫度與目標溫度相差很大 ，在加熱過程中也會根據需要隨時調整設定值 ，導 致在短時間內出現很大偏差。PID 控制器積分作用的存在會造成對誤差的累積，使控制器輸出可能超過執行機構允許的最大動作范圍 ，導致系統產生較大的超調 量 ，這在溫度控制系統中是不允許的。針對這種缺陷，本文選用變速積分改進PID算法 ，根據偏差大小動態改變積分速度 ，在偏差較大時積分作用應減弱甚至降為零，在偏差較小時則應強化積分作用，提高系統動態品質。變速積分 PID 算法表達式如式（2）所示。