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PID功能详解' }, K1 l, ^; ]
一、PID 控制简介
1 m9 Y. q8 B' f2 G3 Y2 gPID(
7 [* M; o$ B7 OProportional Integral6 C" s: l, X' ] M
Derivative)控制是最 早发展起来的控制策略1 s) g- A1 A; h& k( N
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
# F: t& q# L9 U5 R# d: f其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。: }# M/ H/ h. W3 o$ \
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，9 Z8 X5 e% x, i. c
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6 j- w9 ]0 a/ m: r/ w, m) d
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9 Z6 U% n* R/ X4 }0 E" J. v8 K4 t
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
- U2 }; a! z9 b8 \. O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7 |5 I( C. _+ P, V
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
$ s4 k2 H. o8 s {$ R) ?: 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) ^6 u8 ? S# X7 V; |$ G7 e1 K
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.
: {; y2 ]* y" f/ z$ `/ a系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。- t# N; U+ t3 i. j" H1 @* U y
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
7 D0 O0 v9 |& \* g比例、积分、微分三种运算及其组合.! f9 l0 F5 t7 ^2 \( I, t+ w
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、
9 ~" u, B6 y- n压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是8 N. F6 ` U R- n# }
PID参数应设置不同，
. M3 Z% i/ c8 C1 c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) R+ T) @7 i j4 j) N
求。
' i. w4 w7 `% W( l/ e! i* i% ZPID控制的不足
, G, `& g* V ?' i9 v' z" ?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, ?) |: t5 N0 `+ \0 P
型，常规的PID 控制器不能达到理想的控制效果:% }' z# X8 p7 J; j9 N5 y- x+ 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
8 M5 ^, J9 B% p/ sPID控制器参
% K% b" D" L; V! w数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。( D* [1 I/ n. r* F5 a! L! B" x
二、PID控制器各校正环节" K* |( t2 Z9 o& Y6 |
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
6 c) t+ b3 e& f" [5 w( I1 F* {应命令。PID 调整的主要工作就是如何实现这一-任务。
9 G" Y) ?+ e7 J/ E, m4 j% g0 c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
* B+ r9 `/ O' o! j3 O# J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，) ?2 h/ A( [9 ?; W; u- m0 o
但有余差
p9 P. H, ]% v' v. K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。4 p+ C8 `2 q+ c
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
6 @, e# E6 M$ b5 B; Q6 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1 i0 s4 }( k, A% r9 ~" X3 k: O
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，) ?1 t( P8 ?; U, V0 E
有着.2 m* k9 ?5 W9 o6 @, R3 |7 ^
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。1 y: z9 r0 O) C
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
+ H% c7 Z: z8 J8 D8 {# {"现在"
: ~! ]7 _; v8 ], L(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. ]2 L0 x1 j) `( P: `1 {- p
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.1 k9 q ~" x# L3 w8 F
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# N- j0 R4 E7 f$ r* X
论也不可一 -概而论，只是想让初学者更加快速的理解
5 A8 S. L$ F* c% H! X j p6 VPID的作用。* a) b: t) G8 t. U; z' R# B$ [
5 W, `9 t+ Y8 K7 n, L; w' t, G, O1 |- f' M: }+ C2 y
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发表于 2020-1-8 09:22
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