间歇式改进型积分分离PID控制算法在定量包装称重系统中的应用技术研究

　　一、定量包装称重系统的解决方案

　　定量包装称重系统一般采用放料、称重、包装等步骤进行。目前多采用分级控制，开始时闸门开得大，下料速度快(OA段)，当接近设定值时关小闸 门，以控制下料流量，当达到设定值时，关闭闸门。 前者侧重于包装速度，后者侧重于提高计量准确度。 理想状态下定量包装称重过程的过渡曲线如图1所示。

　　常规定量包装称重系统经常采用简单的通断控制。这种方法简单、容易实现、装料快速，但是计量准确度差，控制动作慢，并且不能消除给料对计量装置 产生的冲击带来的测量偏差和落差量的影响，理论上不能实现无差控制。 在大量连续性生产中，一般采用比例积分微分(PID)控制的方法。 理论分析和大量的实践表明，传统PID算法无论怎样调节PID控制的3个参数，都不能同时解决过渡过程时间与超调量之间的矛盾。 若要求超调量小，必然过渡时间加长;若要求过渡快，则必出现超调，两者难以求全。

　　二、间歇式改进型积分分离PID控制的实现

　　1.间歇式改进型积分分离PID控制的优点

　　间歇式改进型积分分离PID控制方法，过渡过程的快慢是可以调节的， 而超调量只与精包装的误差相关，大大削弱了过渡过程时间与超调量之间矛盾， 可以方便、灵活地改变参数，以最快的速度无超调地进入稳态。传统PID算法中3个参数的较小变化可能引起系统超调量和准确度的波动;而间歇式改进型积分分 离PID控制器的参数取决于对象的结构，参数一旦选定，即使在大范围内变化，系统超调量也很小，因而间歇式改进型积分分离PID控制算法比传统PID算法 有更强的鲁棒性。

　　在可编程控制器(PLC)控制中的分级给料，开始时用最大流量装料，后期使用小流量补给，一定程度上缓减了包装速度与计量准确度之间的矛盾，但 理论上不能实现无差控制，而间歇式改进型积分分离PID控制既保证了包装速度与计量准确度的要求，性能又优于普通简单通断控制。

　　2.间歇式改进型积分分离PID控制算法的定义

　　一般定量包装是间歇进行的，即包装完1号桶后，再进行复秤(静止称量)，检查合格移走1号桶。送入2号桶，为下一次包装做好准备。 由此，间歇式改进型积分分离PID控制算法的定义为：

　　(1)根据具体情况 ，人为设定一个门槛值偏差ε>0(粗包装与精包装切换判断量 )，控制输出量u=0(包装结束标志)。

　　(2)当|e(k)|>ε时，即偏差量比较大时，属于粗包装阶段，应采用PD控制，使包装系统以最快速度进行粗包装，满足快速装料的需要。