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PID功能详解. }/ x- e6 }/ t
一、PID 控制简介" q+ O1 `. Z( ~) N. g8 S
PID(0 t9 X+ ?; G: W# X4 g4 f' X
Proportional Integral
: A6 K2 m) h0 B k+ V/ eDerivative)控制是最 早发展起来的控制策略, t: S4 U8 G% [7 ~5 V: Y/ u. B
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
! U% d# c$ {3 A7 h$ }7 f1 I9 G其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
/ f* s) {. E- e: \ C; T# X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,
" O4 {5 ]* @( ?1 v; y: g- F* P0 l, |+ Q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4 _" z E$ k" X; U# @- I/ [, j) o' G
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
0 [0 k6 C+ n4 ?# o& Z x: k# C0 k+ ?6 {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
[5 }. E0 M- 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
{0 \6 \ H i, z9 B9 u& }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
' p/ P( g! S2 C( r, P0 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
L; ^, A+ l8 j& U$ E1 i1 ?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.1 x) _7 ~; ~- E6 y* E
系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。2 K1 Q8 i* I+ 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/ L( j7 U+ U/ f1 z/ z; `2 g
比例、积分、微分三种运算及其组合.
% U Q: r+ G( N4 A( k2 XPID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* j; S2 q: p4 E
压力、流量、液位等几乎所有现场,不同的现场,仅仅是
9 [) l. `7 c! a$ L0 B r dPID参数应设置不同,
8 p k$ w% g4 h0 D L# l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) Z0 x3 g+ N: }5 H' b
求。3 l" b3 Y4 `) o
PID控制的不足
& _0 x, I1 m# L' X5 d2 e: h1.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
3 c/ y$ c/ q/ ]) ]: x) u. E" U型,常规的PID 控制器不能达到理想的控制效果:6 R9 f5 U9 j- V7 w; m; h/ u$ F2 g
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
0 P' |6 [) B. ?$ L! |PID控制器参: t& n" m: ~ \- { h
数往往整定不良、效果欠佳,对运行工况的适应能力很差。, K$ J% Y" r& l9 `8 A3 w
二、PID控制器各校正环节
( A. @; ^ P- R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
$ U4 t" z& D2 P* D3 L0 U应命令。PID 调整的主要工作就是如何实现这一-任务。
8 S' U l0 o0 t3 S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
6 q! b( F* x" P' T0 e' v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,1 }$ Y, r8 ?) w# r( N; a5 E, ~
但有余差, q( Q( o0 V' X/ c) ^, S+ p/ N
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。0 n" L& v3 Z% Z; l
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
* s6 y; V$ W* o# c0 |' E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
: H0 C( _" [% B; Q: s2 ~, s/ t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,7 |9 q$ ^( H- P" C8 p+ n) L; M
有着.5 r1 n, K3 t; T' f9 ~, X2 F# 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。' C E7 i( \- i
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4 C( M2 S, j1 R5 O/ E: w
"现在"" \. t9 D6 n4 w: z( O! C
(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
5 S5 n5 c B: b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.
5 d$ |$ b0 v: _# H* y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: }/ B4 |& V$ f3 G, g( K+ P
论也不可一 -概而论,只是想让初学者更加快速的理解$ Z" W( A. Z" r5 e! \
PID的作用。
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1 p8 w \$ O' P4 y( A, I2 s- q" v% o% e
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