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PID控制的本质

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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2020-1-9 09:35 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    第九章PID 控制器
    8 V& H7 E  P2 X& s* t9.1数字PID" r5 v/ }: ^+ D& v# Z
    1.1 PID控制的本质5 m- S: U) |0 X7 g! o! W
    是一个二阶线性控制器9 S0 z$ ?4 z6 k. X- W/ M5 E' x
    定义:通过调整比例、积分和微分三项参数,使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。& ?6 R: ~* \( w$ ^  j6 S
    1.技术成熟
    0 m# T8 W, @$ B" @2.易被人们熟悉和掌握* C; N1 n" r3 t1 k3 l' Y
    3.不需要建立數学模型
    , Y. m8 @) O) A. s" m% Q& _.控制效果好  Z. r) Y. f  n5 u) d# `
    5.鲁梓性
    * M1 {$ ?; e& \# G& D一标准数字PID算法
    ' b# L3 d* ?) S0 h3 v$ h% Q通常依据控制器输出与执行机构的对应关系,
    % d% r  |+ H5 i4 M2 v, i将基本数字PID 算法分为位置式PID 和增量式PID 两种。
    + N7 p4 D8 A7 x# b0 Z8 f* @1.位置式PID控制算法
    ) R3 D) j( f/ ~5 V基本PID控制器的理想算式为
    ( d' s' p. i. |* V! K7 P* Tde(1): U7 q. [6 @6 z4 V, Z# y' b
    u(t)= K,e(1)+
    - c. J& e) g5 O+ e2 D  }: mLel)d+Ij7 l$ J* ~9 }; i1 e- j4 |, C% U- I
    dt* k6 @  Y! t0 ^, d
    Th
    - Y* w5 Q$ h! v+ D. ?/ b! B, p8 ](1)
    8 I3 b. `, q7 A2 K7 S  r1 w式中" ~8 q* J/ N  o. Z' A2 G
    u()一-控制器 (也称调节器)的输出:: E$ K' \; T$ z- L! b  F, ], i
    e(t)- - -控制器的输入(常常是设定值与被控量之差,即()=()-():% M6 ]8 S' P( `; n5 V$ ]  O  ]" u
    Kp一
    2 n* m/ f; d7 K5 i6 P7 E控制器的比例放大系数:
    3 W$ Q( P! N2 ZTi -- -控制器的积分时间:% P6 `  b7 z% u
    Ta--控制器 的微分时间。4 V0 u) E: V5 M% a* K5 {; ^' ?
    设u(k)为第k次采样时刻控制器的输出值,可得离散的, B9 r& ~/ O! W
    PID算式! t7 a+ [1 k" Z* l
    u(k)= K,e(k)+ K,ZeU)+K][e(k)-e(k-1]5 z" ]( j7 W# C' V- I6 @
    (2)! s, }. [" m+ \* \# Z$ `3 G
    二为积分系数 x=5
    ) P7 y/ O  K* Y0 \6 d8 r4 N) v.为微分系数3 V: [3 ]9 a! }# ?2 o0 J
    式中
    ; S1 f/ A- P# |% S$ C7
      U* y7 g/ ^* l' A) b由于计算机的输出u(k) 直接控制执行机构(如阀门), u(k)的值 与执行机构的位置( 如阀. I, }! E# S: |) j
    门开度) - -对应,所以通常称式(2)为位置式 PID 控制算法。
    1 n' {6 G1 s8 E0 {$ s4 d位置式PID控制算法的缺点:当前采样时刻的输出与过去的各个状态有关,计算时要对. B7 G$ G0 L) }9 h! P' H
    e(k)进行累加,运算量大:而且控制器的输出u(k)对 应的是执行机构的实际位置,如果计算机: B1 n! l; p; V7 v9 \3 Y3 h
    出现故障,u(k)的大幅度变化会 引起执行机构位W的大幅度变化。
    2 a) B- L* d: ]2.增量式PID控制算法0 m/ _. I; r8 x: Q
    增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量s u(k)。采用增量式算法时,计算
    ! c% i# h( z, Z4 t/ m+ H, Z机输出的控制量A u(k)对应的是本次执行机构位置的增量,而不是对应执行机构的实际位置,
    0 d, I+ @; p! j2 o5 l/ W# Y1 Q因此要求执行机构必须具有对控制量增量的累积功能,才能完成对被控对象的控制操作。执% A7 i9 H" W# i0 Y" m; V4 N
    行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现:也可以采用软件来实现,如利用算式1 H6 `8 q; L$ C3 T7 O
    u()=u(k- D)+Qu(K)程序化来完成。: X3 K  v3 y0 [) n% V, v& h% |4 ~
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    . @' w) P& t7 B- s! A  K3 \% m! q

    % Z* m1 U* T( V& q% u3 a1 t* o

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    2#
    发表于 2020-1-9 16:31 | 只看该作者
    定义:通过调整比例、积分和微分三项参数,使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。
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