恒温摇床控制算法改进

恒温摇床所处的环境温度、箱体容器表面积都会对整个控制系统产生一定干扰，且传统 PID 算法无法在线调整参数，温控精度不够理想。本文通过设计变速积分和微分先行的改进型 PID 控制算法，以改善系统控制效果。

变速积分

常规PID 控制算法如式（1）中积分系数Ki 是一个固定常数 ，主要作用是消除系统余差 ，提高系统控制精度 。在恒温摇床实际温度控制过程中，开始温度与目标温度相差很大 ，在加热过程中也会根据需要随时调整设定值 ，导 致在短时间内出现很大偏差。PID 控制器积分作用的存在会造成对误差的累积，使控制器输出可能超过执行机构允许的最大动作范围 ，导致系统产生较大的超调 量 ，这在温度控制系统中是不允许的。针对这种缺陷，本文选用变速积分改进PID算法 ，根据偏差大小动态改变积分速度 ，在偏差较大时积分作用应减弱甚至降为零，在偏差较小时则应强化积分作用，提高系统动态品质。变速积分 PID 算法表达式如式（2）所示。