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PID调节器是一种线性调节器,它根据给定值r(t) 与实际输出值c(t) 构成的控制偏差:$ a5 V# g& D6 B& i
e(t)=r(t)-c(t) .% \ ?6 ?0 i+ ?- s+ L4 Z
(1.1)
- U2 ?* ? v6 a- |0 x将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量,对控制对象进行控制,故称为
( E1 |4 l0 ?8 g/ X7 x$ l1 G' v QPID调节器。在实际应用中,常根据对象的特征
! |, ?# N5 N# Y! ?和控制要求,将P、I. D基本控制规律进行适当组合,以达到对被控对象进行有效控制的目的。例如,
, ^- E$ d: S1 X* fP调节器,PI调节器,PID( A2 X2 d) e3 ?% ?. n$ l
调节器等。
. J) o6 [- G. M4 S, \/ z模拟PID调节器的控制规律为& |7 O: d9 P6 k0 G" F- H
u(t)= K ,[e(t) +:& w& w* \ b- o ?
tie0 v6 N) t8 ?/ c. q" |8 ]0 @4 }
je(t)at +T。
3 j8 f& \7 @ e, J- U' bde(t)
6 o" o. |1 h7 o(1.2)
, @% E2 q& p/ g9 X式中,K, 为比例系数,T. 为积分时间常数,To 为微分时间常数。1 V& y! a+ t6 @# \, m: n( C
简单的说,PID 调节器各校正环节的作用是:
! L& Z' o9 q0 K/ Z(1)比例环节:即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t) ,偏差一旦产生,调节器立即产生控制作用以减少偏差:2 i1 [) V* T- \- }
(2)积分环节:主要用于消除静差,提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数
; k* ~/ w& F5 y. ]# O, Z+ u2 n7 jT,T,越大,积分作用越弱,反之
I# n9 g( P' `' l则越强;9 s7 E2 W/ G1 a9 e1 N6 P
(3)微分环节:能反映偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号的值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修
( z6 L2 q* ]8 ?2 S9 ]正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。+ t4 {3 j. j2 z* I& r6 C9 }) ~- S
由式1.2可得,模拟PID调节器的传递函数为
. f* Q7 Z. y7 z! t# v* oD(S) ^! }5 \- o+ |& f. x; A
U(S)* h$ _/ j5 N( y, S$ S' u
Kp(1+-- +T.S)4 v, q; k( w$ _3 ?" s; w
(1.3)
2 A* W# x0 V! s5 a, CE(S)
, L, Q) g. m: K. l. P" qT.S
+ [" l% K8 m" m0 Z! x由于本设计主要采用数字PID 算法,所以对于模拟PID 只做此简要介绍。8 n! r$ W+ E, h6 p8 k; E% I
& R6 R9 e+ V' B: \; g# j5 E( U5 t# d1 ~
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