PID功能详解

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PID功能详解
一、PID 控制简介
PID(
Proportional Integral
: A6 K2 m) h0 B  k+ V/ eDerivative)控制是最 早发展起来的控制策略
之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制。尤
! U% d# c$ {3 A7 h$ }7 f1 I9 G其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
/ f* s) {. E- e: \  C; T# X在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，
" O4 {5 ]* @( ?1 v; y: g- F* P0 l, |+ Q简称PID控制，又称PID 调节，它实际上是一-种算法。PID 控制器问世至今已有
近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控
0 [0 k6 C+ n4 ?# o& Z  x: k# C0 k+ ?6 {制的主要技术之一.当被控对 象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数
  [5 }. E0 M- D$ [: _学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依
  {0 \6 \  H  i, z9 B9 u& }靠经验和现场调试来确定，这时应用 PID 控制技术最为方便。即当我们不完全了
' p/ P( g! S2 C( r, P0 s解一个系统和被控对象， 或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适
  L; ^, A+ l8 j& U$ E1 i1 ?合用PID控制技术。PID 控制，实际中也有PI 和PD控制。PID 控制器就是根据.
系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
从信号变换的角度而言，超前校正、 滞后校正、滞后-超前校正可以总结为
比例、积分、微分三种运算及其组合.
% U  Q: r+ G( N4 A( k2 XPID调节器的适用范围: PID 调节控制是一-个传统控制方法，它适用于温度、
压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是
9 [) l. `7 c! a$ L0 B  r  dPID参数应设置不同，
8 p  k$ w% g4 h0 D  L# l只要参数设置得当均可以达到很好的效果。均可以达到 0.1%甚至更高的控制要
求。
PID控制的不足
& _0 x, I1 m# L' X5 d2 e: h1.在实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定，难以建立精确的数学模
3 c/ y$ c/ q/ ]) ]: x) u. E" U型，常规的PID 控制器不能达到理想的控制效果:
2.在实际生产现场中， 由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规
0 P' |6 [) B. ?$ L! |PID控制器参
数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。
二、PID控制器各校正环节
( A. @; ^  P- R任何闭环控制系统的首要任务是要稳(稳定) . 快(快速)、准(准确)的响
$ U4 t" z& D2 P* D3 L0 U应命令。PID 调整的主要工作就是如何实现这一-任务。
8 S' U  l0 o0 t3 S增大比例系数P 将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好
6 q! b( F* x" P' T0 e' v稳定在一一个理想的数值，不 良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，
但有余差
出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调， 并产生振荡， 使稳定 性变坏。
积分能在比例的基础上消除余差，它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修
* s6 y; V$ W* o# c0 |' E整，减小稳态误差。微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微
: H0 C( _" [% B; Q: s2 ~, s/ t分参与控制，在微分 项设置得当的情况下，对 于提高系统的动态性能指标，
有着.
显著效果，它可以使系统超调量减小，稳定性增加，动态误差减小。
综上所述，P-比例控制 系统的响应快速性，快速作用于输出，好比
"现在"
(现在就起作用，快)，1一积分控制系统的准确性，消除过去的累积误差，好比
5 S5 n5 c  B: b过去"(清除过去积怨，回到准确轨道) ，D-微分控制系统的稳定性，具有超.
5 d$ |$ b0 v: _# H* y前控制作用，好比*未来" (放眼未来，未雨绸缪，稳定才能发展) . 当然这个结
论也不可一 -概而论，只是想让初学者更加快速的理解
PID的作用。
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控制的原理和特点+ ~( \% D- q* ?$ H 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称 PID控制， 又称PID 调节。PID 控制器问世至今已有近 70年历史，它以其结构简单、 稳定性好、工作可靠、 调整方便而成为工业控制的主要技术之-.当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精