[实用新型]一种带有上下限的PID调节电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种带有上下限的PID调节电路，能够使得控制对象在其边界条件范围内运行，从而大大提高系统的稳定性和可靠性。

背景技术

 现有的PID调节电路，往往都是将PID电路输出信号直接送入执行电路中以此达到动态修正控制参数值的目的。而利用该方法一方面就要求去建立PID电路输出信号与控制参数二者间的方程关系，而这种方程关系建立难度较大。另一方面，由于直接将PID电路输出信号来修正控制参数而忽略了控制对象的边界条件，会降低控制系统的稳定性和可靠性。

发明内容

鉴于上述的技术不足，本实用新型的目的是提供一种带有上下限的PID调节电路。该电路在PID电路和执行电路之间引入一个上下限电路，利用上下限电路实现将PID电路输出电压钳制在一定上下限的范围内，从而使得控制对象在其边界条件范围内运行。

    本实用新型采用以下方案实现：一种带有上下限的PID调节电路，包括电源电路、PID电路、上下限电路，其特征在于：所述的上限电路由稳压管和二极管相串联构成，所述的下限电路由二极管和三极管相串联构成，所述的上限电路和下限电路并联输出并经二极管与执行电路相连，所述的电源电路为PID电路提供两组±12v直流电源。

   本实用新型供电电路简单可靠，采用的器件少，能够使得控制对象在其边界条件范围内运行，从而大大提高系统的稳定性和可靠性，具有较好的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型电路原理框图。

图2是本实用新型电路实施例电路图。

具体实施方式

    如图1所示，一种带有上下限的PID调节电路（忽略虚线框部分），包括电源电路、PID电路、上下限电路，其特征在于：所述的上限电路由稳压管和二极管相串联构成，所述的下限电路由二极管和三极管相串联构成，所述的上限电路和下限电路并联输出并经二极管与执行电路相连（功率单元）相连，所述的电源电路为PID电路提供两组±12v直流电源。

图2为具体实施例电路图，以恒压变频供水为例。虚线框代表的是反馈电压输出信号，其实现将现场水压信号转换为电压信号。运算放大器采取的是双电源供电（±12v）。给定信号和反馈信号经U1a得到一个偏差信号ΔU，该偏差信号利用电路叠加原理可以求得：

U1b、U1c、U1d组成的电路分别构成P、I、D电路。ΔU分别送入这三个电路中且共同输出U_出信号，所得到U_出信号大小为：

其中：

        

故求得U_出信号大小为：

U_出信号经由U2a构成的反相比例放大器，最终输出Uo，其大小为：

Uo的输出为最大值时：三极管Q1导通促使三极管Q2也处于深度饱和状态，稳压二极管D6未被击穿，上下限电路中下限电路工作而上限电路不工作。

当二极管D3、D4、三极管Q2为锗管时，下限电路输出电压为：0.4+0.4+0.2=1v。

当二极管D3、D4、三极管Q2为硅管时，下限电路输出电压为：0.7+0.7+0.7=2.1v。

Uo的输出为最小值时：三极管Q1不导通促使三极管Q2也处于截止状态，稳压二极管D6被击穿，二极管D3、D4不被导通。上下限电路中上限电路工作而下限电路不工作。

稳压二极管D6的反向击穿电压选取为4.2v（1w）、二极管D5选取为硅管，这样上限电路输出电压为：4.2+0.7≈5v。

经上述分析，Uo的输出电压被上下限电路钳制在（1v，5v）或（2v，5v）的范围内，这样就能够使得控制对象在其边界条件内稳定运行。上限电路和下限电路并联输出并经二极管D7与执行电路（功率单元）相连，执行电路经过中间环节来动态修改控制参数值使得反馈和给定的偏差信号ΔU趋向于0。

二极管D7起到防止反向输入的作用。

    以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。