基礎知識:全麵講解PID控製器的從始至終
發布時間:2015-01-24 責任編輯:echolady
【導讀】在工業控製中,PID控製器是應用中較為常見的反饋回路部件。PID控製器是應用近百年的控製器,在工業控製器中可以說是應用最為廣泛的。本文就詳細介紹PID控製器的工作原理及常用口訣。
1.PID常用口訣:
canshuzhengdingzhaozuijia,congxiaodaodashunxuzha,xianshibilihoujifen,zuihouzaibaweifenjia,quxianzhendanghenpinfan,bilidupanyaofangda,quxianpiaofuraodawan,bilidupanwangxiaoban,quxianpianlihuifuman,jifenshijianwangxiajiang,quxianbodongzhouqichang,jifenshijianzaijiachang,quxianzhendangpinlvkuai,xianbaweifenjiangxialai,dongchadalaibodongman,weifenshijianyingjiachang,lixiangquxianlianggebo,qiangaohoudi4比1,一看二調多分析,調節質量不會低
2.PID控製器參數的工程整定
各種調節係統中P.I.D參數經驗數據以下可參照:
溫度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
壓力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。
3.PID控製的原理和特點
在工程實際中,應用最為廣泛的調節器控製規律為比例、積分、微分控製,簡稱PID控製,又稱PID調節。PID控製器問世至今已有近70年曆史,它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調tiao整zheng方fang便bian而er成cheng為wei工gong業ye控kong製zhi的de主zhu要yao技ji術shu之zhi一yi。當dang被bei控kong對dui象xiang的de結jie構gou和he參can數shu不bu能neng完wan全quan掌zhang握wo,或huo得de不bu到dao精jing確que的de數shu學xue模mo型xing時shi,控kong製zhi理li論lun的de其qi它ta技ji術shu難nan以yi采cai用yong時shi,係xi統tong控kong製zhi器qi的de結jie構gou和he參can數shu必bi須xu依yi靠kao經jing驗yan和he現xian場chang調tiao試shi來lai確que定ding,這zhe時shi應ying用yongPID控製技術最為方便。即當我們不完全了解一個係統和被控對象,或不能通過有效的測量手段來獲得係統參數時,最適合用PID控製技術。PID控製,實際中也有PI和PD控製。PID控製器就是根據係統的誤差,利用比例、積分、微分計算出控製量進行控製的。
比例(P)控製
比例控製是一種最簡單的控製方式。其控製器的輸出與輸入誤差信號成比例關係。當僅有比例控製時係統輸出存在穩態誤差(Steady-state error)。
積分(I)控製
在(zai)積(ji)分(fen)控(kong)製(zhi)中(zhong),控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)與(yu)輸(shu)入(ru)誤(wu)差(cha)信(xin)號(hao)的(de)積(ji)分(fen)成(cheng)正(zheng)比(bi)關(guan)係(xi)。對(dui)一(yi)個(ge)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong),如(ru)果(guo)在(zai)進(jin)入(ru)穩(wen)態(tai)後(hou)存(cun)在(zai)穩(wen)態(tai)誤(wu)差(cha),則(ze)稱(cheng)這(zhe)個(ge)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)是(shi)有(you)穩(wen)態(tai)誤(wu)差(cha)的(de)或(huo)簡(jian)稱(cheng)有(you)差(cha)係(xi)統(tong)(System with Steady-state Error)。為了消除穩態誤差,在控製器中必須引入“積分項”。jifenxiangduiwuchaqujueyushijiandejifen,suizheshijiandezengjia,jifenxianghuizengda。zheyang,jibianwuchahenxiao,jifenxiangyehuisuizheshijiandezengjiaerjiada,tatuidongkongzhiqideshuchuzengdashiwentaiwuchajinyibujianxiao,zhidaodengyuling。yinci,bili+積分(PI)控製器,可以使係統在進入穩態後無穩態誤差。
微分(D)控製
在微分控製中,控製器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成正比關係。 自動控製係統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件(環節)或有滯後(delay)組件,具有抑製誤差的作用,其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑製誤差的作用的變化“超前”,即在誤差接近零時,抑製誤差的作用就應該是零。這就是說,在控製器中僅引入“比例”項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是“微分項”,它能預測誤差變化的趨勢,這樣,具有比例+微wei分fen的de控kong製zhi器qi,就jiu能neng夠gou提ti前qian使shi抑yi製zhi誤wu差cha的de控kong製zhi作zuo用yong等deng於yu零ling,甚shen至zhi為wei負fu值zhi,從cong而er避bi免mian了le被bei控kong量liang的de嚴yan重zhong超chao調tiao。所suo以yi對dui有you較jiao大da慣guan性xing或huo滯zhi後hou的de被bei控kong對dui象xiang,比bi例li+微分(PD)控製器能改善係統在調節過程中的動態特性。
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