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.
: W  c$ a$ c  t# T* f: N(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
步)就停了。
说明:
* z8 k8 B# a8 v  _2 E3 u: ZP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
存在稳态误差( Steady-state error )
) J/ j( O2 O. ?# X2 |- \(2) PI积分控制，就是他按照一定的步伐走到
* h$ g1 n" N; [8 A5 o" Q1 K5 k( e! c12步然后回头接着走，走到 108 步位置时，然后又回头向
110步位置走.在110 步位置处来回晃几次，最后停在
  t1 H1 g6 H* x. |' \110步的位置. .
, L' F4 x7 D  d说明:
! Z) v( u2 {% S' I" }在积分I 控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统。
- t- j3 L" ]+ [) O! t% G如果在进.入稳态后存
1 t* n1 K8 H5 [# U. u1 e" W) t在稳态误差。则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(
System with Steady-state Error
: [5 b) W' \' P) i4 u).为了
! N, x* a1 Y) ?- J消除稳志误差，在控制器中必须引入
/ B! ^! m" P2 U积分项”.积分項对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增
大.这样，印便误差很小，积分项也会随 着时间的增加而加大。
它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，
4 G4 i% f* J# Q直到等于零。因此，比例+积分 ( PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳志误差。
(3) PD微分控制，就是他按照一定的步伐走到一百零几步后，再慢慢地向
110步的位置靠近，如果最后能精
确停在110 步的位置，就是无静差控制:如果停在
110 步附近(如109步或111 步位置)，就是有静差控制. .
说明:
# |/ ^% b3 T7 i( u: ^& C在微分控制D 中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
* }) o$ W, a& E9 c1 `6 u自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振蔼甚至失稳，
' k) z- Y/ t7 h* T4 J* Y9 M, ?其原因是由于存在有较大惯性组件
(环节)或
, ~# `7 {: E' k1 j8 \- ?. d有滞后( delay )组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差作用的
( ?1 r% I, m9 I# y0 \变化超前”,即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入
7 G( o) z7 R% }& P. D' T9 c比例尸"项往往是
. J3 ]: d+ Z) ]: b( p* d不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是
懒分项”，它能预测误差变化的趋势。这样，
+ H- Z& E4 v& R4 a$ S0 C; n7 K, f具有比例+微分的控制器，就能够提前快抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超
调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例
6 h  f# L8 w, D1 |. {' }P+微分D (PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
小明接到这样一一个任务: 有一-个水缸有点漏水
8 N. Z# W3 m) _# a  v(而且漏水的速度还不一定固定不变) 要求水国高度谁持在某个位置，-一旦发现水面
6 c7 Q2 ?2 _* d高度低于要求位置。就婴性水缸里加水。
小明接到任务后就一-直守在水缸旁边。时间长就觉得无聊。就跑到房里看小说了，每.
8 ?& D- r# |  \) X- E30
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
3分钟来检查一
# l# _1 w7 f1 j$ c8 [( O- }7 U8 y7 y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
" ?: T( ~6 H5 ~, o% o10分钟来检查- -次。这个检查时间
- T, E5 `! I% ?0 w0 j2 n. d. N就称为深样關期。
5 d$ p0 E. ]( 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
8 ]$ L6 ~# E3 y! K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。
  e6 J/ X4 X2 [+ I) k  \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
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。
1 ~6 y# z9 l: e* g& `0 ?6 K7 H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，
$ e- R$ X4 ]) f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
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。
! j/ U( j+ `, v3 j) C3 |/ c看
' k: D% A; U; h8 }" R  @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，
0 y3 t( v6 F/ L/ z/ E3 F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,
6 g. E! f- y* l! k1 b5 H" `/ l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

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多言数穷

很好的资料，谢谢分享