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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:
" }* b L8 z* E1 ^. G8 }9 `e(t)=r(t)-c(t) .
! @$ [8 k" W; b0 x(1.1)
, F! \3 v e% Q) L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: G$ T4 a) E+ t3 N: |9 y3 |
PID调节器。在实际应用中,常根据对象的特征& k$ j; }# s6 Q0 e }% g
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,
! i6 D3 P- o: c- j1 v( gP调节器,PI调节器,PID& v' f% u& n5 V c% g
调节器等。
" @8 `* L% N$ {3 g2 B. G模拟PID调节器的控制规律为
. }9 s0 l5 v! O1 X% Pu(t)= K ,[e(t) +:
2 I* d, p6 u8 B. Z5 a, ~tie# y4 {- h v& i0 L
je(t)at +T。2 M. e5 j, H! Z8 C% l3 B
de(t)# D; w1 x. {/ d) G6 x) B0 S F
(1.2)
1 d$ z' c' v$ u, J( e* p$ W; F式中,K, 为比例系数,T. 为积分时间常数,To 为微分时间常数。2 ]% K, x$ h/ e' t( `3 v% y7 }
简单的说,PID 调节器各校正环节的作用是:* P4 a' J% h3 S* D
(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:
9 _0 i3 q4 n: q1 W# q4 L(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
' C& Z2 S/ k8 R2 p9 E% y7 ~T,T,越大,积分作用越弱,反之, _* j0 i0 p3 ^& I
则越强;1 I% o* s! a) u- [* x! U; ~1 O
(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
' s" P6 E& U1 ^/ M0 @) e5 m6 f正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。
1 \% K4 K7 D4 K% d5 Q q3 ^由式1.2可得,模拟PID调节器的传递函数为
3 a% e/ G$ _% Z1 wD(S)
0 i4 ~, X) f4 a6 l6 P5 r3 J( U8 oU(S)
" e/ K& h7 [3 j. d" h6 X# Q" {/ ^$ a- `Kp(1+-- +T.S)+ Z4 w' m- Y( c( P) y* s# h4 J1 J
(1.3)
# L: [$ d# G8 J; W& pE(S)
' h9 k9 m% z! i; |T.S [: ~% I1 y2 J: P
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。
% }1 w. f. b4 v
8 l9 _; s3 c2 z+ m Q0 \' G
* v6 p3 C1 n' i' x/ V |
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