PID算法巡线

陈先生528

PID算法巡线
制模型:你控制- 一个人让他以PID 控制的方式走110 步后停下.
. ^6 }' [7 n4 [1 [/ E(1) P比例控制，就是让他走110 步，他按照-一定的步伐走到- -百零几步(如108 步) 或100多步(如112
步)就停了。
/ O+ J3 O9 s1 r0 V, o" r& ?8 G* E说明:
P比例控制是- -种最简单的控制方式，其控制器的输出 与输入误差信号成比例关系。
1 A' ]7 ^, z3 j( O1 M9 n% r当仅有比例控制时系统输出
+ o. I/ O1 x4 _! T$ ]- Y# N. J存在稳态误差( Steady-state error )
(2) PI积分控制，就是他按照一定的步伐走到
12步然后回头接着走，走到 108 步位置时，然后又回头向
' U# n+ [0 J/ ]6 w" j5 A' U110步位置走.在110 步位置处来回晃几次，最后停在
110步的位置. .
: J: l* ?+ x4 p! T& j+ R+ d说明:
在积分I 控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统。
% P3 ]. e/ g: T如果在进.入稳态后存
在稳态误差。则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(
# K* J- Z, i( v2 B5 g0 z# H) {/ kSystem with Steady-state Error
  g4 K; Q, E( I$ T: q/ {).为了
5 |) A* S- v, u" U0 X4 E9 D* k消除稳志误差，在控制器中必须引入
积分项”.积分項对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增
大.这样，印便误差很小，积分项也会随 着时间的增加而加大。
它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，
直到等于零。因此，比例+积分 ( PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳志误差。
) K5 O$ S0 p/ a5 z1 f9 ^. f(3) PD微分控制，就是他按照一定的步伐走到一百零几步后，再慢慢地向
110步的位置靠近，如果最后能精
确停在110 步的位置，就是无静差控制:如果停在
9 |3 O$ L6 D8 [7 V7 ]- c110 步附近(如109步或111 步位置)，就是有静差控制. .
- N! Y. P+ x3 F4 p说明:
3 a: G! J  s% |: C" d8 ]6 H在微分控制D 中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振蔼甚至失稳，
/ o; j; ~0 T0 B( G# I其原因是由于存在有较大惯性组件
(环节)或
1 ^" ?  H9 ?6 L有滞后( delay )组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差作用的
变化超前”,即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入
! q* j# M, Z! t; ]比例尸"项往往是
不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是
懒分项”，它能预测误差变化的趋势。这样，
具有比例+微分的控制器，就能够提前快抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超
6 g1 n" ?) H0 o' H7 c4 f1 y调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例
- ], P8 k3 D; x& a) eP+微分D (PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
小明接到这样一一个任务: 有一-个水缸有点漏水
(而且漏水的速度还不一定固定不变) 要求水国高度谁持在某个位置，-一旦发现水面
高度低于要求位置。就婴性水缸里加水。
小明接到任务后就一-直守在水缸旁边。时间长就觉得无聊。就跑到房里看小说了，每.
30
分钟袁检查一次水国高度。水漏得太快。每次小明来检查时，水都快漏完了。离要求的高度相差很远。小明改为每
3分钟来检查一
次，结果每次来水都没怎么漏，不需要加水，来得太频繁做的是无用功。几次试验后，确定每
10分钟来检查- -次。这个检查时间
7 w& K7 e7 p1 m7 x, Y/ o! J就称为深样關期。
4 u+ n! C4 Z4 a# {开始小明用瓢加水，水龙头离水缸有十几米的距离，经常要跑好几趟才加够水，于是小明又改为用桶加，一如就是一 一桶。跑的
% C3 P7 {3 \! X: T1 G5 x- d+ W" \次数少了，如水的速度跑快了，但好几次格缸给加道出了。不小心弄疆了几次鞋，小明又动脑筋。我不用瓢也不用相，老子用盐。
几次下索，发现刚刚好，不用跑太多次。也不会让水溢出。这个加水工具的大小概称为比例系数。
小明又发现水虽然不会加过量滩出了，有时会高过要求位置比较多。还是有打湿鞋的危险。他又想了个办法，在水虹上装-个
3 B8 c( Z6 y& o5 B$ w: H, q: G) U漏斗，每次加水不直接倒进水虹，面是倒进漏4让它慢慢加。这样溢出的问题解决了，但加水的速度又慢了，有时还赶不上漏水的
速度。于是他试着变换不同大小口径的漏斗来控制如水的速度，最后终于找到了满意的漏斗。湖斗的时间就称为积分时间。
% ~/ o# N1 i7 |9 {小明终于味了-0，但任务的婴求突然严了，水位控制的及时性要求大大提高，一旦水位过低， 必须立即格水加到要求位置，
9 T2 I7 E& B) Q4 L而且不能高出太多，否则不给工钱。 小明又为难了!于是他又开努脑筋，终于让它想到一 -个办法，常放一盐备用水在旁边，一-发现
水位低了，不经过漏斗就是一-盐水下去。 这样及时性是保证了，但水位有时会高多了。他又在要求水面位置上面一-点格水缸要求的
0 {$ F( `% r  |+ L& t( P7 M水平面处凿一孔，再接- -根管子到下面的备用桶里这样多出的水会从上面的孔里漏出来。这个水漏出的快慢就称为微分时间。
# I  p. {# x6 b) W9 p# U5 y" p看
到几个闫采样周期的帖于，临时想了这么个故事。微分的比喻一点牵强。 不过能帮助理解赋行了，啊啊，入门级的，如能帮助新手
理解下PID， 于愿足矣。故事中小明的试验是一 一步步独立做，
7 W, G& u. t0 }. L$ q* c0 |/ b  ?但实际加水工具、解斗口径。 温水孔的大小同时 都会影响加水的速度,
水位超调量的大小。做了后面的实验后，往往还要修改改前面
0 o3 B) `4 \% x/ j  b4 [) q( K

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多言数穷

很好的资料，谢谢分享