搞懂PID控制原理就这么简单

PID的工作原理是什么?

PID 调节器是一个在工业控制应用中常见的反馈枯桐慧回路部件,PID是以它的三种纠正算法而命名的。这三种算法都是用加法调整被控制的数值。而实际上这些加法运算大部分变成了减法运算因为被加数总是负值。以下是PID的调节作用举例:

1.比例- 来控制当前,误差值和一个负常数P(表示比没答例)相乘,然后和预定的值相加。P只是在控制器的输出和系统的误差成比例的时候成立。这种控制器输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系。比如说,一个电热器的控制器的比例尺范围是10°C,它的预定值是20°C。那么它在10°C的时候会输出100%,在15°C的时候会输出50%,在19°C的时候输出10%,注意在误差是0的时候,控制器的输出也是0。

2.积分 – 来控制过去,误差值是过去一段时间的误差和,然后乘以一个负常数I,然后和预定值相加。I从过去的平均误差值来找到系统的输出结果和预定值的平均误差。一个简单的比例系统会振荡,轮猛会在预定值的附近来回变化,因为系统无法消除多余的纠正。通过加上一个负的平均误差比例值,平均的系统误差值就会总是减少。所以,最终这个PID回路系统会在预定值定下来。

3.微分 – 来控制将来,计算误差的一阶导,并和一个负常数D相乘,最后和预定值相加。这个导数的控制会对系统的改变作出反应。导数的结果越大,那么控制系统就对输出结果作出更快速的反应。这个D参数也是PID被称为可预测的控制器的原因。D参数对减少控制器短期的改变很有帮助。一些实际中的速度缓慢的系统可以不需要D参数。 

搞懂PID控制原理就这么简单

扩展资料:

用更专业的话来讲,一个PID控制器可以被称作一个在频域系统的滤波器。这一点在计算它是否会最终达到稳定结果时很有用。如果数值挑选不当,控制系统的输入值会反复振荡,这导致系统可能永远无法达到预设值。

位置式PID控制原理

搞懂PID控制原理就这么简单

PID控制原理PID控制是一种在工业生产中应用最广泛的控制方法,其最大的优点是不需要了解被控对象精确的数学模型,进行复杂的理论计算。只需要在线根据被控变量与给定值之间的偏差以及偏差的变化率等简单参数,通过工程方法对比例系数、积分时间、微分时间三个参数进行调整,就可以得到令人满意的控制效果。PID控制算法可以分为位置型控制算法和增360问答量型控制算法,本文主要讨论位置型控制算。

1自动控制性能指标的概兰鸡镇亚船相关概念

1.1系统的响应速度

别溶刚括控制系统对偏差信号做出反映的速度,也叫做系统灵敏度。一般可以通殖露过上升时间和峰值时间进行反应。上升时间和峰值时间越短,则系统的响应速度越快。

1.2系统的调节速度

系统的快减宽呀无值亲型速性主要由调节时间来反刚慢府映,系统的调节时间越短,则系统的快速性越好。系统的快速性与响应速度是两个不同的概念,响应速度快的系统,其调节时间不一定短;调节时间短的系统,其响应速度钱压呼资观将定号度不一定很高。

1.3系统的稳定性

系统的稳定性一般用超调量来反映,超调量越小,系统的稳定性越好;超调量越大,系统的稳定性越差。系统的稳定性与系统的响应速度是一对矛盾体。

2 PID控制算法式的推导

PID控制器的微有杂心跳分方程为:

式中:—给定值与被控变量的偏差

—比例系数334设置控制器输出控制量的极限值,当④此外,对于对被控变量的上下限有严格要求的工艺,要求控制系统有上下限报警机制,同时报警后要有相关的安全措施。2

求PID控制的详细原理,工作过程.谢谢

PID(比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为

因此它的传递函数为:

它由于用途广泛、使用灵活,已有系列化产品,使用中只需设定三个参数(Kp, Ki和Kd)即可。在很多情况下,并不一定需要全部三个单元,可以取其中的一到两个单元,但比例控制单元是必不可少的。

首先,PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的,但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统,这样PID就可控制了。

其次,PID参数较易整定。也就是,PID参数Kp,Ki和Kd可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化,例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化,PID参数就可以重新整定。

第三,PID控制器在实践中也不断的得到改进,下面两个改进的例子。

在工厂,总是能看到许多回路都处于手动状态,原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。由于这些不足,采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。现在,自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准。

在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好,但它们仍存在一些问题需要解决:

如果自整定要以模型为基础,为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。闭环工作时,要求在过程中插入一个测试信号。这个方法会引起扰动,所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。

如果自整定是基于控制律的,经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来,因此受到干扰的影响控制器会产生超调,产生一个不必要的自适应转换。另外,由于基于控制律的系统没有成熟的稳定性分析方法,参数整定可靠与否存在很多问题。

因此,许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算PID参数。

PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时,工作地不是太好。最重要的是,如果PID控制器不能控制复杂过程,无论怎么调参数都没用。

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