PID功能详解

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PID功能详解
5 o) d% e5 S; `- I& s1 i# A- p一、PID 控制简介
PID(
Proportional Integral
* {" i. \7 o1 X) {0 @5 dDerivative)控制是最 早发展起来的控制策略
) [$ _6 b4 z) r2 s/ J  f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
7 l# G; z9 M  _7 U& t, |其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
/ y" y, _0 ?) M' w: e  w1 k' _, c1 B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，它实际上是一-种算法。PID 控制器问世至今已有
# Y$ O6 B: C! U) d7 V) ^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
, I" j% ~' W( p: b/ X* K/ u, A: f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
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
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.
系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
& j5 J% p0 @, `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
, G, a# e6 U; x6 j比例、积分、微分三种运算及其组合.
% ?* d4 ^) [. f) X' d( a. LPID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 A- N+ w8 W, c& B( T压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是
! S- S& C) M3 G- G4 S9 w6 M, G: hPID参数应设置不同，
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
, U* o  |1 p- [5 S% ?' n( v求。
PID控制的不足
1.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 r: s5 c. i0 @: r. C" {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
  T% D1 @; S# k* w数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。
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
6 `7 R9 K8 a- q  u应命令。PID 调整的主要工作就是如何实现这一-任务。
$ _! Q0 |/ H5 d" D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
- h) |. `$ o1 p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，
) {5 F- {' ?# _. A但有余差
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
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
0 b1 a' s* N& k/ \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，
有着.
% T9 e* {# {9 i0 t) 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。
( z: B2 L8 p( ?6 u% s5 N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
2 U* v5 h4 e6 d! C) H1 I' S"现在"
! h4 R7 |! R" M- n(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
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