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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:1 @: R4 S0 Y# }
e(t)=r(t)-c(t) .
$ v) Y5 p r5 ^: T( p(1.1)
' N5 q! G* I, r' j6 ]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* u1 h7 S% s" T3 M9 R( d9 a
PID调节器。在实际应用中,常根据对象的特征! ]) p: j$ f8 \1 Y; q: `( q$ n$ P" O
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,
- b3 L' e" z; U) A/ o) d( cP调节器,PI调节器,PID
+ c, @# U4 M$ X& F1 D. ~+ a( t调节器等。7 B# X/ M/ |* Q
模拟PID调节器的控制规律为
. `, Y0 J3 i( U* ~( }u(t)= K ,[e(t) +:
; |5 j9 y8 Z1 Q3 W3 z2 s. m' [tie
% [8 d) @& o% @" Z' Eje(t)at +T。5 E8 F& n# j/ g
de(t)# a! ]% @$ }1 |" J& [( l/ I1 m+ K
(1.2)4 _* q( { `4 \
式中,K, 为比例系数,T. 为积分时间常数,To 为微分时间常数。
6 b7 ?" j! g! H( g2 o0 g8 Q简单的说,PID 调节器各校正环节的作用是:
2 @! z: r2 f* _6 t; 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:
! y7 `' c/ E0 m. O(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
4 O0 R# i. _1 |7 k6 E( RT,T,越大,积分作用越弱,反之
5 P4 \+ W6 y7 L# X4 w则越强;
3 M8 G" L" z) O. z(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/ b* v5 D3 R( g9 p
正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。6 @9 f1 L) O7 ^. C- q! G
由式1.2可得,模拟PID调节器的传递函数为
% L6 a& f p C' L# e( N1 yD(S): ^. H+ }9 t: e0 r* Q
U(S)
2 ~. v+ l. r: o- YKp(1+-- +T.S)
0 {. B: o. j/ w: N8 q(1.3)9 b! @# x' _% t O! E% y+ K$ I i P
E(S)9 E$ j5 q U r$ `1 w) L$ J
T.S; ^9 m; e& m' A
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。2 T7 k9 B' d7 Z/ A. L
( x9 Z. l* ^8 b$ I8 |) Z# i5 t: [ _4 O
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