PID控制简述荟萃
PID控制简述荟萃
只管差别类型的控制器，，，其结构、原理各不相同，，，可是基本控制纪律只有三个：比例（P）控制、积分（I）控制和微分（D）控制。 。 。。。这几种控制纪律可以单独使用，，，但更多场合是组合使用。 。 。。。如比例（P）控制、比例-积分（PI）控制、比例-积分-微分（PID）控制等。 。 。。。
1. 比例（P）控制
单独的比例控制也称“有差控制”，，，输出转变与输入控制器的误差成比例关系，，，误差越大输出越大。 。 。。。现实应用中，，，比例度的巨细应视详细情形而定，，，比例度太小，，，控制作用太弱，，，倒运于系统战胜扰动，，，余差太大，，，控制质量差，，，也没有什么控制作用；；比例度太大，，，控制作用太强，，，容易导致系统的稳固性变差，，，引发振荡。 。 。。。
关于反应迅速、放大能力强的被控工具，，，为提高系统的稳固性，，，应当使比例度稍小些；；而关于反应缓慢，，，放大能力较弱的被控工具，，，比例度可选大一些，，，以提高整个系统的迅速度，，，也可以响应减小余差。 。 。。。
纯粹的比例控制适用扰动不大，，，滞后较小，，，负荷转变小，，，要求不高，，，允许一定余差保存的场合。 。 。。。工业生产中比例控制使用较为普遍。 。 。。。
2. 比例积分（PI）控制
比例控制是最基本的、应用最普遍的一种，，，其最大优点就是控制实时、迅速。 。 。。。只要有误差爆发，，，控制器连忙爆发控制作用。 。 。。。可是，，，不可最终消除余差的弱点限制了它的单独使用。 。 。。。�Ｕ绞び嗖畹牟椒ナ窃诒壤刂频幕∩霞由匣挚刂谱饔�。 。 。。。
积分控制的输出与输入误差对时间的积分成正比。 。 。。。这里的“积分”指的是“积累”的意思。 。 。。�；；挚刂破鞯氖涑霾坏胧淙胛蟛罹尴赣泄�，，，并且还与误差保存的时间有关。 。 。。。只要误差保存，，，输出就会一直累积（输出值越来越大或越来越�。 。 。。。�，，，一直到误差为零，，，累积才会阻止。 。 。。。以是，，，积分控制可以消除余差。 。 。。�；；挚刂朴殖莆薏羁刂�。 。 。。。
积分时间的巨细表征了积分控制作用的强弱。 。 。。�；；质奔湓叫�，，，控制作用越强；；反之，，，控制作用越弱。 。 。。。
积分控制虽然能消除余差，，，但它保存着控制不实时的弱点。 。 。。。由于积分输出的累积是渐进的，，，其爆发的控制作用总是落伍于误差转变，，，不可实时有用地战胜滋扰的影响，，，难以使控制系统稳固下来。 。 。。。以是，，，适用中一样平常不但独使用积分控制，，，而是和比例控制连系起来，，，组成比例积分控制。 。 。。。这样取二者之长，，，相互填补，，，既有比例控制作用的迅速实时，，，又有积分控制作用消除余差的能力。 。 。。。因此，，，比例积分控制可以实现较为理想的历程控制。 。 。。。
比例积分控制器是现在应用最为普遍的控制器，，，多用于工业生产中液位、压力、流量等控制系统。 。 。。。由于引入积分作用能消除余差，，，填补了纯比例控制的缺陷，，，获得较好的控制质量。 。 。。。可是积分作用的引入，，，会使系统稳固性变差。 。 。。。关于有较大惯性滞后的控制系统，，，要只管阻止使用。 。 。。。
3. 比例微分（PD）控制
比例积分控制关于时间滞后的被控工具使用不敷理想。 。 。。。所谓“时间滞后”指的是：当被控工具受到扰行动用后，，，被控变量没有连忙爆发转变，，，而是有一个时间上的延迟，，，好比容量滞后，，，此时比例积分控制显得缓慢、不实时。 。 。。。为此，，，人们设想：能否凭证误差的转变趋势来做出响应的控制行动呢？？犹若有履历的操作职员，，，即可凭证误差的巨细来改变阀门的开度（比例作用），，，又可凭证误差转变的速率巨细来预计将要泛起的情形，，，提前举行过量控制，，，“防患于未然”。 。 。。。这就是具有“超前”控制作用的微分控制纪律。 。 。。。微分控制器输出的巨细取决于输入误差转变的速率。 。 。。。
微分输出只与误差的转变速率有关，，，而与误差的巨细以及误差是否保存与否无关。 。 。。。若是误差为一牢靠值，，，不管多大，，，只要稳固化，，，则输出的转变一定为零，，，控制器没有任何控制作用。 。 。。。
微分时间越大，，，微分输出维持的时间就越长，，，因此微分作用越强；；反之则越弱。 。 。。。当微分时间为0时，，，就没有微分控制作用了。 。 。。。同理，，，微分时间的选取，，，也是需要凭证现真相形来确定的。 。 。。。
微分控制作用的特点是：行动迅速，，，具有超前调理功效，，，可有用改善被控工具有较大时间滞后的控制品质；；可是它不可消除余差，，，尤其是关于恒定误差输入时，，，基础就没有控制作用。 。 。。。因此，，，不可单独使用微分控制纪律。 。 。。。
比例和微分作用连系，，，比纯粹的比例作用更快。 。 。。。尤其是对容量滞后大的工具，，，可以减小动误差的幅度，，，节约控制时间，，，显著改善控制质量。 。 。。。
4. 比例积分微分（PID）控制
最为理想的控制当属比例-积分-微分控制纪律。 。 。。。它集三者之长：既有比例作用的实时迅速，，，又有积分作用的消除余差能力，，，尚有微分作用的超前控制功效。 。 。。。
当误差阶跃泛起时，，，微分连忙大幅度行动，，，抑制误差的这种跃变；；比例也同时起消除误差的作用，，，使误差幅度减小，，，由于比例作用是长期和起主要作用的控制纪律，，，因此可使系统较量稳固；；而积分作用逐步把余差战胜掉。 。 。。。只要三个作用的控制参数选择适当，，，便可充分验展三种控制纪律的优点，，，获得较为理想的控制效果。 。 。。。
5. PID控制器调试要领
５.１ 比例系数的调理
比例系数P的调理规模一样平常是：0.1--100。 。 。。。若是增益值取 0.1，，，PID 调理器输出转变为十分之一的误差值。 。 。。。若是增益值取 100，，， PID 调理器输出转变为一百倍的误差值。 。 。。。
可见该值越大，，，比例爆发的增益作用越大。 。 。。。初调时，，，选小一些，，，然后逐步调大，，，直到系统波动足够小时，，，再该调理积分或微分系数。 。 。。。过大的P值会导致系统不稳固，，，一连振荡；；过小的P值又会使系统反应缓慢。 。 。。。合适的值应该使系统由足够的迅速度但又不会反应过于迅速，，，一准时间的缓慢要靠积分时间来调理。 。 。。。
５.２ 积分系数的调理
积分时间常数的界说是，，，误差引起输出增添的时间。 。 。。�；；质奔渖栉� 1秒，，，则输出转变 100%所需时间为 1 秒。 。 。。。初调时要把积分时间设置长些，，，然后逐步调小直到系统稳固为止。 。 。。。
5.3 微分系数的调理
微分值是误差值的转变率。 。 。。。例如，，，若是输入误差值线性转变，，，则在调理器输出侧叠加一个恒定的调理量。 。 。。。
大部分控制系统不需要调理微分时间。 。 。。。由于只有时间滞后的系统才需要附加这个参数，，，若是画蛇添足加上这个参数反而会使系统的控制受到影响。 。 。。。 若是通过比例、积分参数的调理照旧收不到理想的控制要求，，，就可以调理微分时间。 。 。。。初调时把这个系数设小，，，然后逐步调大，，，直到系统稳固。 。 。。。
5.4 总结
PID控制器的参数整定是控制系统设计的焦点内容。 。 。。。它凭证被 控历程的特征确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的巨细。 。 。。。PID控制器参数整定的要领许多，，，归纳综合起来有两大类：一是理论盘算整定法。 。 。。。它主要是依据系统的数学模子，，，经由理论盘算确定控制器参数。 。 。。。这种要领所获得的盘算数据未必可以直接用，，，还必需通过工程现实举行调解和修改。 。 。。。二是工程整定要领，，，它主 要依赖工程履历，，，直接在控制系统的试验中举行，，，且要领简朴、易于掌握，，，在工程现实中被普遍接纳。 。 。。。
PID控制器参数的工程整定要领，，，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。 。 。。。三种要领各有其特点，，，其配合点都是通过试验，，，然后凭证工程履历公式对控制器参数举行整定。 。 。。。但无论接纳哪一种要领所获得的控制器参数，，，都需 要在现实运行中举行最后调解与完善。 。 。。。
现在一样平常接纳的是临界比例法。 。 。。。使用该要领举行 PID控制器参数的整定办法如下：
(1) 首先预选择一个足够短的采样周期让系统事情；；
(2) 仅加入比例控制环节，，，直到系统对输入的阶跃响应泛起临界振荡，，， 记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；；
(3) 在一定的控制度下通过公式盘算获得PID控制器的参数。 。 。。。
在现实调试中，，，只能先大致设定一个履历值，，，然后凭证调理效果修改。 。 。。。
关于温度系统：P（%）20--60，，，I（分）3--10，，，D（分）0.5--3
关于流量系统：P（%）40--100，，，I（分）0.1--1
关于压力系统：P（%）30--70，，，I（分）0.4--3
关于液位系统：P（%）20--80，，，I（分）1--5
5.5 PID整定口诀
参数整定找最佳，，，从小到大顺序查 ；；
先是比例后积分，，，最后再把微分加 。 。 。。。
曲线振荡很频仍，，，比例度盘要放大 ；；
曲线漂浮绕大湾，，，比例度盘往小扳 。 。 。。。
曲线偏离回复慢，，，积分时间往下降 ；；
曲线波动周期长，，，积分时间再加长 。 。 。。。
曲线振荡频率快，，，先把微分降下来；；
动差大来波动慢。 。 。。。微分时间应加长 。 。 。。。
理想曲线两个波，，，前高后低4比1 ；；
一看二调多剖析，，，调理质量不会低。 。 。。。
