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PID功能详解 ' a5 J, t/ D* ^# l/ D3 a' j Q7 r
一、PID 控制简介' K3 a ^" O6 M( p& T
PID(Proportional IntegralDerivative)控制是 最早发展起来的控制策略之一,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,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
* x4 m4 }) V% H6 Y/ `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。1 {; l4 W; z; z. Q. i
从信号变换的角度而言,超前校正、 滞后校正、滞后一超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。, z5 c1 E6 ]1 j% f U. u
PID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、压力、流量、液位等几乎所有现场,不同的现场,仅仅是PID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%,甚至更高的控制要求。5 u+ H+ a5 }* c
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PID控制的不足% F T7 e4 u5 V% Z5 Y
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型,常规的PID控制器不能达到理想的控制效果;
! y+ ~, _/ g% N2.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
3 E, h% K/ J3 {& s9 P KPID控制器参数往往整定不良、效果欠佳,对运行工况的适应能力很差。
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二、 PID控制器各校正环节
* v! G6 b) ~" l! I( z! W, e4 X任何闭环控制系统的首要任务是要稳(稳定)、 快(快速)、准(准确)的响应命令。PID调整的主要工作就是如何实现这-任务。& {( e- d0 `4 S, e6 j7 l
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,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。
" h3 I. g: Q# T! a! k& l3 x综上所述,P一比例控制 系统的响应快速性,快速作用于输出,好比"现在"(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一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。# @9 E2 n7 k1 z9 ]
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