基于封装模型的控制系统

在大多数工艺应用中，用户必须实现调节控制循环，以将工艺保持在指定的状态。这些循环通常包括一个模拟输入值(温度、压力等)、一个控制函数，然后是一个模拟输出，使其达到所需的状态。目前最常用的控制函数是PID回路或比例积分导数控制。

虽然PID控制被大量使用，但它也有局限性。如果这种方法的直接应用不能满足流程的需要，用户必须找到替代方法。这可以从添加监督控制到PID回路，到广泛的基于模型的控制方案。

BeyondPID

Oakleaf Engineering (Redwood City, california)开发了一种基于模型的控制设备BeyondPID，该设备针对这些复杂的控制情况。该系统由一个控制器和一个运行在Microsoft Windows 95或NT下的图形用户界面(GUI)包组成。

一个独立的电子单元通常提供控制器功能，八个模拟输入和八个模拟输出点，可以根据需要配置。作为一种替代方法，可以使用标准API包在现有控制系统中实现模型。

模型定义是使用提供的GUI包或通过使用RS-232端口的现有控制系统的接口来完成的。只需在设置表单上填写应用程序的必要字段，就可以输入使用模型所需的信息。虽然字段的完成很简单，但用户需要适应术语，因为GUI从循环角度定义术语，而不是从控制器角度定义术语，后者是更常用的方法。因此，循环输出被标识为流程的输入，而流程变量被称为输出(来自流程)，设定值被称为引用。

一旦输入模型参数，用户通过单击显示目标在控制器和界面(GUI)之间建立通信。为了构建模型，用户然后命令Autotune函数启动，并等待控制器循环该过程以确定最终完成模型的实际响应。在Autotune工作时，该包提供了良好的趋势功能。但是，最好是在相同的趋势上显示循环输出和过程变量，而不是在不同的页面上显示。

在自动调谐功能中需要小心，因为控制器要求进程在引入设计的扰动或“颠簸”以测量系统响应之前处于稳定状态。用户必须设置这些扰动的幅度和持续时间，以便控制器在保持过程安全的同时获得模型形成所需的数据。而在自动调优中，控制器盒和GUI会通知用户系统状态，因此不存在发生什么情况的问题。

在“auto”中反应良好

流程模型调优后，系统通知用户它已经准备好提供服务了。为GUI的每个输入选择“Auto”模式就可以做到这一点。一旦进入“自动”状态，控制器软件就能很好地响应过程变化，并在传统PID回路不适合的情况下保持控制。可以通过GUI使用配方函数测试响应，该函数允许对一系列设定值更改进行编程。为了支持这一点和调优操作，GUI还具有易于使用的数据采集特性。一旦激活，它将以本机格式收集数据，然后支持ASCII文本格式的数据导出。

本文基于1.0版BeyondPID控制硬件和GUI软件进行综述。

有关BeyondPID的更多信息，访问www.globalelove.com/freeinfo。

作者信息

特约编辑Tracy J. Coates P.E.是田纳西州约翰逊市PCE工程公司的咨询工程师。

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