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溫度的PID控制日期:2016-08-15     人氣:813

最近從網(wǎng)上看到了一種對(duì)PID的解釋,比較通俗易懂,也好記住,經(jīng)過(guò)自己的整理后說(shuō)明如下。


控制模型:你控制一個(gè)人讓他以PID控制的方式走110步后停下。


(1)P比例控制,就是讓他走110步,他按照一定的步伐走到一百零幾步(如108步)或100多步(如112步)就停了。


說(shuō)明:

P比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差(Steady-state error)。


(2)PI積分控制,就是他按照一定的步伐走到112步然后回頭接著走,走到108步位置時(shí),然后又回頭向110步位置走。在110步位置處來(lái)回晃幾次,最后停在110步的位置。


說(shuō)明:

在積分I控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng),如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分,隨著時(shí)間的增加,積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣,即便誤差很小,積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大,它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小,直到等于零。因此,比例+積分(PI)控制器,可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。


(3)PD微分控制,就是他按照一定的步伐走到一百零幾步后,再慢慢地向110步的位置靠近,如果最后能精確停在110步的位置,就是無(wú)靜差控制;如果停在110步附近(如109步或111步位置),就是有靜差控制。


說(shuō)明:

在微分控制D中,控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分(即誤差的變化率)成正比關(guān)系。

自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn),其原因是由于存在有較大慣性組件(環(huán)節(jié))或有滯后(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差作用的變化“超前”,即在誤差接近零時(shí),抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō),在控制器中僅引入“比例P”項(xiàng)往往是不夠的,比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”,它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)。這樣,具有比例+微分的控制器,就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零,甚至為負(fù)值,從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象,比例P+微分D(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。