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PID功能详解

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发表于 2020-1-8 09:22 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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PID功能详解$ f+ g. N9 S& g7 v/ w
一、PID 控制简介
1 F" z  P2 k6 ~# BPID(
8 d# P9 y2 ~2 H0 B5 JProportional Integral5 I( E1 A' U' d2 b  c
Derivative)控制是最 早发展起来的控制策略
1 ]) C. l5 Z8 ^% Q! z# ]& A3 k0 K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
! ]9 Z  g+ W' K& C其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
; F, m& n  D8 d" J( n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,; p* n7 Z, V! [4 \
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
2 Z  M8 M! G( N+ `$ B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3 k. `3 V2 B$ A5 ?
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
. g2 z# L+ S5 t' x- ?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/ X# G/ @- c4 d( N6 q( J
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
/ y% f& X6 J4 n; ?8 Z3 O+ J) ^0 k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
5 Q; I- n9 b' P$ x  Z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." {2 X( B) s4 E) K# q- ]
系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。: _; ~$ o( b8 b" O' F+ t
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
# B# s) Q6 R* K6 R3 N8 F比例、积分、微分三种运算及其组合.
! {& E7 E8 [4 T  d* WPID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、  m1 a$ i& G( E, u+ U
压力、流量、液位等几乎所有现场,不同的现场,仅仅是( f' Q7 S8 N" a5 k' w
PID参数应设置不同,
# r% A4 e; ]* [% G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2 Q3 q' p- {0 R/ ~
求。
; G0 _* D2 [8 Y4 TPID控制的不足( K$ y  c# r$ I+ W0 \, N
1.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
7 @6 s( q0 N6 Y2 e; a) h+ u- e2 s8 N型,常规的PID 控制器不能达到理想的控制效果:6 }$ X: z2 x2 L: M4 H8 a9 W
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7 Z5 y/ o# o; i2 X2 ~, |3 s( _' I8 c; u$ e
PID控制器参2 A, g0 F" T$ D" y) g
数往往整定不良、效果欠佳,对运行工况的适应能力很差。5 M7 I1 ^& |3 N# ^5 \  F/ g- P: l8 T6 J
二、PID控制器各校正环节% o$ t* t4 q" h% ]9 X# Z4 d
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
) [% l$ M2 ?, `, a. N* A应命令。PID 调整的主要工作就是如何实现这一-任务。4 i  @0 H9 J- x) R
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
- t" W+ o, R' `  V+ _  q( K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,
0 D8 R* A7 j. y" _  p0 D' A但有余差
! P$ g" X, n, C1 f& |% E+ [2 A7 P$ h: C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。' X  s2 g: r+ h3 W& c& a
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$ _/ j$ i# {9 d/ T
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
2 e9 k& C) H+ S' ?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,0 m0 b0 B. O) d
有着.3 q. `8 l; ]  a" Y5 _( C
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。9 i* e  E9 ~( v- _8 s8 U; L% ^! f6 w& s
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
! A" E9 C9 X- z"现在"
9 }" _/ @2 F3 y(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7 U% h/ n9 p/ V2 v& y( i- R
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.
' M1 l6 B9 ?) E8 n. a+ g  E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+ e9 A  J! \7 J9 ?9 y3 Q
论也不可一 -概而论,只是想让初学者更加快速的理解
) _. d9 O( n/ V/ b5 `PID的作用。
# I1 m( |4 l- x8 k
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发表于 2020-1-8 17:46 | 只看该作者
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
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