PID控制原理分析 点击:455 | 回复:4



pdengong

    
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发表于:2016-12-03 13:23:23
楼主

P.I.D 调节(控制)原理


1、 什么是P.I.D调节(控制)

  在控制工程中广泛应用的调节或控制规律为比例(P)、积分(I)、微分(D)调节,简称P.I.D调节(控制)。P.I.D调节(控制)器上世纪四十年代就已出现,并成为工业控制的主要技术之一。

  在被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,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靠经验和现场调试来确定。这时应用P.I.D控制技术最为方便。即当我们不完全了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,最适合用P.I.D控制技术。P.I.D控制,实际中也有PI和PD控制。

  P.I.D 控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。  


2、P.I.D 调节(控制)原理

  比例P)控制 比例控制是一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。

  由于比例控制必须在有输入误差信号时才起作用,所以当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。   


  积分(I)控制 在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分(即误差存在的时间)成正比关系。

  对一个自动控制系统,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。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分作用”。积分作用对误差的作用取决于时间的积分,即误差存在时间越长控制器的作用越大,随着时间的增加,积分作用会增大。这样,即便误差很小,控制器输出变化也会随着时间的增加而加大,使稳态误差进一步减小,直到等于零。  

  因此,比例+积分(P.I)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。      

 

  微分(D)控制 在微分控制中,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系统误差的过程中, 如果存在有较大惯性 或滞后的环节或组件,使得代表被控参数的测量值滞后于被控参数的实际状态。有可能使自动控制系统出现振荡甚至失稳。 解决的办法是 使抑制误差控制器的输出变化“超前”,即引入“微分”,它能根据误差变化的趋势“超前”改变控制器的输出。 当误差一产生, 即始很小,控制器也会产生一个很强并逐步减弱的的控制信号。从而避免被控量的严重超调。 

  所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 

 

3、P.I.D 参数和调节(控制)单元(器)的输入输出关系

  调节(控制)单元(器)的放大倍数K=输出o/偏差e=输出o/(给定x-测量e)

  比例作用 Kp=100/比例带P

  积分作用 Ki=比例作用 Kp×(偏差产生后经过的时间 T/积分时间 I)

  微分作用 Kd=比例作用 Kp×(微分时间 D/偏差产生后经过的时间 T)

  一般地(传统的线性P.I.D调节)调节(控制)单元(器)的放大倍数K由比例作用 Kp、积分作用 Ki、微分作用 Kd叠加构成。

 

4、P.I.D 调节(控制)参数的人工整定

 经验参数各种调节系统中P.I.D参数可参照以下经验数据设置。或作为人工整定的初始数据:  

    温度T:P= 20~60%,T=180~600s,D=3-180s;

    压力P: P=30~70%,T=24~180s;   

    液位L:P=20~80%,T= 60~300s;  

    流量L:P=40~100%,T=6~60s;

 P.I.D人工整定方法(口诀 附简单解释)

  参数整定找最佳,从小到大顺序查,(查找最佳参数组合的时候,要从调节作用较小的位置开始一个个参数进行)

  先是比例后积分,最后再把微分加,(整定顺序为比例,积分,微分)

  曲线振荡很频繁,比例度盘要放大,(对于被调参数有反复振荡迹象,要放大比例带,即减小增益)

  曲线漂浮绕大弯,比例度盘往小扳,(对于被调参数长时间不回到给定值的情况,要减小比例带,即提高增益)

  曲线偏离回复慢,积分时间往下降,(对于参数回到给定值时间较长的情况,可以缩短积分时间)

  曲线波动周期长,积分时间再加长,(对于波动周期长的情况,可加长积分时间)

  曲线振荡频率快,先把微分降下来,(对于被调参数出现振荡的情况,要先把微分时间降低或关闭)

  动差大来波动慢,微分时间应加长,(对于波动偏离给定较多且波动周期较长的情况,应增加微分时间)

  理想曲线两个波,前高后低4比1。(理想的整定曲线是4:1衰减)




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发表于:2016-12-05 18:46:40
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讲的很直观,赞!!!!!

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发表于:2016-12-06 09:06:55
2楼

理论派!实际上理想曲线两个波,前高后低4比1,你很难做到的

淡淡的忧伤

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发表于:2016-12-06 14:22:11
3楼

学习一下,刚好需要调节pid参数。

liuhuplc

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发表于:2017-01-28 13:54:49
4楼

学习学习学习心得1500字


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