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PID功能详解7 C0 `$ T' `* P. Q3 R7 Y) x! G% Z
一、PID 控制简介
. g) A U' R8 q; FPID(
- v& [/ L4 l4 d# P' EProportional Integral
/ @+ ]. O7 s# SDerivative)控制是最 早发展起来的控制策略
# w# f- A- V) v( @) C& @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
$ h7 X% v2 Q. O0 I- u其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。$ O0 D7 A9 j3 i+ r. D2 _) W1 v
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，
/ _2 `; B/ X$ @# B3 g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
* [% }# f4 q3 r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8 u& n8 o C, I% L
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
t# u( H# |2 i; m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 ^; [! Z8 {& H; r. d" o! z6 h& d
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
4 {7 C0 E. B& V# @: H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# n( x- x, q) U e2 K$ B
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.
/ _9 ?1 g2 h, n+ g& ~+ [系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。) \4 j9 Y9 p6 J1 y8 T9 v3 s
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" J. V" {3 r) z9 I
比例、积分、微分三种运算及其组合.
- J5 @9 W1 G! u; n; B r2 TPID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、* b. }# G% ]* a- c ]
压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是
" o9 i" C7 O1 Q; d3 f. [$ ]PID参数应设置不同，, I. j4 @3 I) c0 |$ Q
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, p9 h& X' x2 e$ P2 E1 `. z* f2 S
求。
6 p! {% l2 B. ]* ~. ^$ T; ePID控制的不足' N6 G3 }% L" {
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
) F4 _ U! ?& a型，常规的PID 控制器不能达到理想的控制效果:
y b( P# J# i" M$ j( A2.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8 Y; S4 S/ X7 L9 O
PID控制器参
- E, M; H; q8 b q/ K W/ e3 ]数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。
$ @1 R6 [9 u: G; p% u7 ~0 T0 V二、PID控制器各校正环节* V6 w7 w) m Z4 C& @1 D
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4 ^: T. q# I9 b
应命令。PID 调整的主要工作就是如何实现这一-任务。# y! C" A) t& }2 G7 r7 M" q
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
( M. n# t( @& T$ F9 m. I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，
. q3 l& ]: M* E但有余差
' y. t3 j. L3 [- P: @% x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。
1 s! E% P$ }) H' i7 A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9 A% |/ k: C" ~2 c& N8 y. [1 c9 a
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
7 h0 e6 E" Y8 P1 t1 ?& I: O- I. k7 o. y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，
7 ~/ O9 G3 O$ q( \; N有着.+ M4 q& p. _! [# [% y; H. J
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。) m' h6 v# b1 J8 j: K- ?& ?: ~ U& t
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 i+ D; G$ u/ Z2 h
"现在"
' \: U s* D; Y9 o8 r(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
$ ?$ K4 \4 _7 i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.
& n! x1 H1 Y; {0 q( q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
3 i/ N! [) I+ p0 e9 M- `论也不可一 -概而论，只是想让初学者更加快速的理解
. O$ @5 K0 V( v" ~PID的作用。/ Q$ P$ z+ j" \ w+ S. k: a x
; W. w& a, J6 c6 y0 z9 F' B" x' Q1 h1 j# V# U! |' W* {
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发表于 2020-1-8 09:22
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