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.
(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
( T4 R' I, A8 V) M* i1 P" g. l步)就停了。
说明:
P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。
: p7 F1 l6 |/ i) j$ x1 \9 g8 G当仅有比例控制时系统输出
( O8 w3 V- a6 f存在稳态误差( Steady-state error )
( h, O$ }( e; Y0 O" j2 C: x(2) PI积分控制，就是他按照一定的步伐走到
12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
6 u/ _) y  V0 t7 B) r110步的位置. .
说明:
% F( T1 h6 N6 w) P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。
5 h" }* ?# e4 u; O. m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(
% k, I  k+ v* ~+ B; |System with Steady-state Error
' G( G# Q& z1 F' _, n$ t3 _( j  v2 W).为了
消除稳志误差，在控制器中必须引入
; M% c* v) a- p) E/ a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
大.这样，印便误差很小，积分项也会随 着时间的增加而加大。
它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，
' z* V: l, u7 p8 y7 v: t2 |8 `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。
  V: ^: I/ W3 o$ y9 j: v5 |(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
110步的位置靠近，如果最后能精
6 |. i+ |0 y7 u. c/ S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. .
' C  q! K6 Z2 [6 t1 ?% r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，
- k) X7 F: i$ \+ {其原因是由于存在有较大惯性组件
) P- `. ?! v4 i0 ]# C8 h- j(环节)或
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
* ~# {' `. e5 }  O* v- y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
比例尸"项往往是
2 _" F, c! q% s$ t, _7 K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
% a. Q: J  F0 x/ h懒分项”，它能预测误差变化的趋势。这样，
/ v2 H/ _- r8 L% C/ C# i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
调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例
3 B$ N( `+ y- W9 |9 sP+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
(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
  R4 V$ c2 a4 R6 @' Y4 I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.
5 J1 ^3 A7 Z; C4 h; F9 v4 z30
1 z6 Z! [% s2 f1 _( S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
% w5 D9 v* Z* Z+ X3分钟来检查一
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
10分钟来检查- -次。这个检查时间
就称为深样關期。
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
; M7 r( I" p7 q7 Y. [% R9 U, |5 n9 g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。
6 |5 L" l$ C. ]2 R5 k6 g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。
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
+ j% E' O& q2 z0 n) i' Z8 t7 T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，
3 \, }( J9 c2 E3 D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
7 A  e7 _# e7 D. y2 t" ^& ^4 C" x, E" t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
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。
' w7 l. W, b1 m/ U4 q/ o% K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,
: b8 u! e# S) y% w" W3 C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
  ^1 p+ J9 S. r0 N. @

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

- B0 V+ K2 s* d5 [( H5 ~) y( G0 }- h

多言数穷

很好的资料，谢谢分享