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.
) J; q6 q# ]5 W1 C6 A: h8 c7 K! \(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
  T( q! m" r8 J8 D6 V3 t/ V" |6 `步)就停了。
& b: l  z0 P& d* E, m说明:
4 z$ n9 r! \8 pP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。
当仅有比例控制时系统输出
1 n" R# X6 v* U: d存在稳态误差( Steady-state error )
6 D8 @& Q; B' D* h% v8 V- i(2) PI积分控制，就是他按照一定的步伐走到
( _  c" k' U/ d/ v; X, A9 K3 t12步然后回头接着走，走到 108 步位置时，然后又回头向
110步位置走.在110 步位置处来回晃几次，最后停在
, R  t3 s# Y( p" t- j8 r5 b110步的位置. .
8 P3 r: }7 R, t7 b7 Z" e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。
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(
System with Steady-state Error
8 {* |9 l7 Z9 x/ f  u3 H).为了
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
, ~. x/ O( s- r大.这样，印便误差很小，积分项也会随 着时间的增加而加大。
: e0 V: \( x* v3 h# F+ x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。
% g+ m( C; _* e" {) \(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
% U/ [2 e# q' W110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
110 步附近(如109步或111 步位置)，就是有静差控制. .
说明:
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，
8 \, J' @& x8 G4 g: u. z+ r9 m其原因是由于存在有较大惯性组件
(环节)或
0 M/ R, k+ h( i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
: \. ^: Q* C1 ^6 E- h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
" m6 f8 _6 l" U9 m+ h* Z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
* t" L: ?; O6 ~. w懒分项”，它能预测误差变化的趋势。这样，
6 z+ g4 n, F, C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
) A' G, ~  d3 x' ^" L  x* ?调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例
P+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
' G; a* J% D; h(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.
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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
' Q5 _/ c2 D& `: r! v7 ^0 F$ {3分钟来检查一
4 o2 ?  t1 b9 E+ R5 E  @0 i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
1 h! c# E6 ?" `5 j* K: b10分钟来检查- -次。这个检查时间
就称为深样關期。
* M2 G3 @  [* `% c1 H$ z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
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。
$ ]& Z. Y5 ?6 b+ k( `6 W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
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
7 I2 r: S+ ]: w9 ?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。
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，
5 ]% x) B$ Q7 B- r6 A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
/ z: o" ^4 N! d1 ~$ K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
7 z6 |9 y# v$ g+ p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。
& P4 C- l$ W2 ^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，
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
2 v0 o4 R) D4 g; a

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多言数穷

很好的资料，谢谢分享