PID功能详解

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PID功能详解
一、PID 控制简介
PID(
Proportional Integral
0 i1 O% R# f; O0 c, ADerivative)控制是最 早发展起来的控制策略
  I9 C0 u9 T" r* j* I. }/ V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。
( {8 {* E# l7 ^! j1 p- f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，
. G* B5 ]2 i$ ~9 T- M. O" F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: I9 e* A' I2 r! _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
& B$ c2 }5 X$ P8 l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
3 k( |+ l! o0 S2 }& Y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.
. w. a0 `3 n3 t8 b! M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.
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、
8 o" b# I9 g% y3 M% Q# M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，
# V1 o4 @3 t+ y' h6 v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
4 c! m! E& P! _  ?求。
8 |& @2 d7 H. [: J7 l( fPID控制的不足
) ]: i7 P7 V8 b! X: y1.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
& Y3 q+ y* f, O+ A5 j, A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
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。
4 Q% B5 f; B" d4 a3 A& v2 f7 y# Y9 m& U二、PID控制器各校正环节
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。
' _; W- Z5 ]: l( a1 g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
$ K% U9 K) K) E( `2 A9 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，
3 [# p  m6 @/ b+ J9 f8 o: g但有余差
, ?: h) i) v4 z2 i4 \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
/ B0 p( n+ D; H2 A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
. l0 q; L% a1 b- c% \! d! g! }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，
' c% C# q2 X1 ~1 h: T6 D1 ?8 j有着.
+ H# q; E; g5 G6 K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
" w, s* g8 n, g& F; D"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
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.
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
9 l2 X4 Y3 ?4 H3 X3 W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