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PID控制最通俗的解释与PID参数的整定方法精华

资料介绍
PID是比例、积分、微分的简称,PID控制的难点不是编程,而是控制器的参数整定。参数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义,PID控制的原理可以用人对炉温的手动控制来理解。阅读本文不需要高深的数学知识。
   1.比例控制
   有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温,可以获得非常好的控制品质,PID控制与人工控制的控制策略有很多相似的地方。
   下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。假设用热电偶检测炉温,用数字仪表显示温度值。在控制过程中,操作人员用眼睛读取炉温,并与炉温给定值比较,得到温度的误差值。然后用手操作电位器,调节加热的电流,使炉温保持在给定值附近。
   操作人员知道炉温稳定在给定值时电位器的大致位置(我们将它称为位置L),并根据当时的温度误差值调整控制加热电流的电位器的转角。炉温小于给定值时,误差为正,在位置L的基础上顺时针增大电位器的转角,以增大加热的电流。炉温大于给定值时,误差为负,在位置L的基础上反时针减小电位器的转角,并令转角与位置L的差值与误差成正比。上述控制策略就是比例控制,即PID控制器输出中的比例部分与误差成正比。
   闭环中存在着各种各样的延迟作用。例如调节电位器转角后,到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的时间延迟。由于延迟因素的存在,调节电位器转角后不能马上看到调节的效果,因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。
   比例控制的比例系数如果太小,即调节后的电位器转角与位置L的差值太小,调节的力度不够,使系统输出量变化缓慢,调节所需的总时间过长。比例系数如果过大,即调节后电位器转角与位置L的差值过大,调节力度太强,将造成调节过头,甚至使温度忽高忽低,来回震荡。
   增大比例系数使系统反应灵敏,调节速度加快,并且可以减小稳态误差。但是比例系数过大会使超调量增大,振荡次数增加,调节时间加长,动态性能变坏,比例系数太大甚至会使闭环系统不稳定。
   单纯的比例控制很难保证调节得恰到好处,完全消除误差。


数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义,PID控制的原理可以用人对炉温的手动控

   1.比例控??
  
有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温,可以获得非常好的控制品质,PID控制与人
工控制的控制策略有很多相似的地方??
  
下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。假设用热电偶检



  





  



  
比例控制的比例系数如果太小,即调节后的电位器转角与位置L的差值太小,调节的力??

电位器转角与位置L的差值过大,调节力度太强,将造成调节过头,甚至使温度忽高忽低

  


至会使闭环系统不稳定??

   2.积分控??




[pic]

  


  
手动调节温度时,积分控制相当于根据当时的误差值,周期性地微调电位器的角度,每

,使加热电流逐渐增大,反之积分项减小。因此只要误差不为零,控制器的输出就会因

直要到系统处于稳定状态,这时误差恒为零,比例部分和微分部分均为零,积分部分才

位器转角的位置L。因此积分部分的作用是消除稳态误差,提高控制精度,积分作用一??
是必须的??
  
PID控制器输出中的积分部分与误差的积分成正比。因为积分时间TI在积分项的分母中??

   3.PI控制
  
控制器输出中的积分项与当前的误差值和过去历次误差值的累加值成正比,因此积分作


例部分就会立即起作用。因此积分作用很少单独使用,它一般与比例和微分联合使用,

  
PI和PID控制器既克服了单纯的比例调节有稳态误差的缺点,又避免了单纯的积分调节??

  


  


(即积分时间太大),则消除稳态误差的速度太慢,积分时间的值应取得适中??
   4.微分作??
  

微分为正;……
标签:PID比例积分微分
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