PID功能详解

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PID功能详解
一、PID 控制简介
* O. p1 m# D  O; }" pPID(
0 g( g" ]6 J0 T1 ^1 \) S6 M( XProportional Integral
Derivative)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
其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
2 Q( g6 }. u% ^3 G! V8 l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，
5 `$ h8 I: V* {7 C( y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
( ^! c+ C: A' f0 v3 o6 `) e& V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
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
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
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
% {+ D$ h: H6 G7 @$ X! v1 X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。
5 H1 |$ H/ n1 j2 n. D' T% F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.
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、
" A" {9 W* a1 v# F+ Z# |压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是
PID参数应设置不同，
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
) z5 I! r* u& g& m+ \. ]求。
PID控制的不足
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
型，常规的PID 控制器不能达到理想的控制效果:
+ Q( f; L( V+ u2.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
$ e' ?0 q% w8 g. Y8 L! U1 GPID控制器参
( B) f4 F- w* A! l8 j; [2 \数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。
7 r6 d) L% G7 |" y& e+ h* T# `二、PID控制器各校正环节
. U( C3 c- v9 J* |0 G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
应命令。PID 调整的主要工作就是如何实现这一-任务。
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
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。
. f1 {; c6 S0 W8 H: K9 @* t2 j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
5 y# o% [) G2 f, e  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
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，
# W: i5 B; L5 D: a5 U4 ^+ y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"
. T+ \) Y0 n: p! 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
; \3 I0 F- E8 [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.
: `2 R: r% j, J2 H  ]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
% ]6 t" O" V) H% u/ I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。
7 J) Z6 Z# Y3 O: F+ [" Q8 N

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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