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PID功能详解. ~- N$ q2 W( \8 v; d: X( ^
一、PID 控制简介
. ~8 P2 q/ g: Y: z- K8 RPID(
! q* q+ I1 ^. T: J6 o# ]Proportional Integral9 C( _+ q- _0 Y* ~3 ]
Derivative)控制是最 早发展起来的控制策略
% B, W/ t, f' V) C$ I( 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
6 G# K# Z/ C+ o, R' E其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
S' J C' h/ I/ m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，
' X; L2 [8 c# ~; p" l% {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
. O$ g+ R% X8 u1 m7 @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& g, Q& l' Q! Y" q* m
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
' ~2 T* w$ Z4 _% I1 ]0 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" c6 R G: t8 G( }- s
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! G7 B C/ Q- ]
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' r( |" d) i/ `2 F) O& I
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.: Y, G% C) v6 e2 u W L
系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。3 E6 O3 [, z6 x D( Y! p
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* p) M, c7 F" _# l1 K3 T
比例、积分、微分三种运算及其组合.
; B3 \# d. K+ C+ `PID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、
- R4 X3 b! w: f& I3 j压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是' k2 j6 y1 N5 l, Y k- {/ b$ | w
PID参数应设置不同，
* h3 u; J' [: k, x% l* Y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 M x! J( x! y" L1 q
求。
* j7 g: G% h! H' T! F W3 sPID控制的不足* p. L7 Y1 s2 Y# Z, a
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
. [- K( {9 L# u, z9 w. {2 c型，常规的PID 控制器不能达到理想的控制效果:9 k* b5 M F% a
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
& c( x9 g! }5 m: t5 QPID控制器参
/ G/ y) X5 N5 f: c' _' P数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。- |1 F/ I7 J& f$ H: T" r
二、PID控制器各校正环节" ~" W4 s- E5 i/ Z+ n! ?) H# C
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
7 }# q5 S0 a* P9 f应命令。PID 调整的主要工作就是如何实现这一-任务。
: {) |9 O/ b& R5 h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. O" B* s6 ~0 z) ~
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，5 M0 }$ F; d, g9 J
但有余差
5 i+ T! ?9 g$ e: H& n) V/ {0 j0 Z/ |( 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。
; s2 g& H0 q8 t) h# [' T% O# O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
3 v/ i+ \4 I: y2 j, c7 \6 H7 F) 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+ U$ k) w* Q6 @! T6 j. J
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，
+ \; b/ }+ Z$ o, d/ l# g% l' W. o$ i有着.3 A- d& l0 Z, a& d
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。3 |- U# {7 [7 A
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 a4 f- l; j" i! X% a+ Z% t! G
"现在"' d" @% c) W. v& X! f& [5 M+ }
(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4 j6 ]0 \. l6 k( e$ J0 V u' E, o
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.
! @8 X( D3 \3 q' X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
/ r: t9 y g+ s+ W2 y S3 ?论也不可一 -概而论，只是想让初学者更加快速的理解9 V. y* n& G- h6 Z0 x' Z
PID的作用。
7 }8 g; I& L, b
5 ~ ]6 a) J; X$ C; D
\. }, d- P% f- W+ M$ f! P1 O |
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发表于 2020-1-8 09:22
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