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系统理解PID控制 什么是pid( 二 )


描述:
在积分I控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比 。对于自动控制系统，如果进入稳态后有稳态误差，则称控制系统有稳态误差或简称有稳态误差的系统 。为了消除稳态误差，必须在控制器中引入“积分项” 。积分项对的误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增加 。这样，即使误差很小，积分项也会随着时间的增加而增加，这将推动控制器的输出增加，进一步减小稳态误差，直到它等于零 。因此，比例积分控制器可以使系统进入稳态后没有稳态误差 。
(3)PID微分控制
也就是人们的眼睛看杯子里的水量和刻度之间的距离 。当有大的缺口时，他们会用水壶里的大量水来倒水 。当人们看到水的量接近刻度时，他们会减少水壶中的水量，慢慢接近刻度，直到停留在杯子中的刻度处 。最后，如果它能准确地停在标尺的位置，那就不是静态误差控制；如果你停在标尺附近，就有静态误差控制 。
描述:
在微分控制D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 。
在工程实践中，应用最广泛的调节器控制规律是比例、积分和微分控制，简称PID控制，也称PID调节 。PID控制器已有近70年的历史 。由于其结构简单、稳定性好、运行可靠、调节方便，已成为工业控制的主要技术之一 。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或不能得到精确的数学模型，以及控制理论的其他技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须通过经验和现场调试来确定 。此时应用PID控制技术最为方便 。也就是说，当我们不能完全理解一个系统和被控对象，或者不能通过有效的测量手段得到系统参数时，PID控制技术是最适合的 。PID控制，其实也有PI和PD控制 。PID控制器是根据系统误差，利用比例、积分和微分计算控制量来控制的 。
PID参数
(1)比例控制
比例控制是最简单的控制方法 。控制器的输出与输入误差信号成比例 。当只有比例控制时，系统输出存在稳态误差 。
(2)积分(一)控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成比例 。对于自动控制系统，如果进入稳态后有稳态误差，则称控制系统有稳态误差或简称有稳态误差的系统 。为了消除稳态误差，必须在控制器中引入“积分项” 。积分项对的误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增加 。这样，即使误差很小，积分项也会随着时间的增加而增加，这将推动控制器的输出增加，进一步减小稳态误差，直到它等于零 。因此，比例积分控制器可以使系统进入稳态后没有稳态误差 。
(3)差动控制
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 。在克服误差的调节过程中，自动控制系统可能会振荡甚至失去稳定性 。原因是存在较大的惯性分量(环节)或延迟分量，可以抑制误差，其变化总是滞后于误差的变化 。解决办法是“提前”误差抑制函数的变化，即当误差趋近于零时，误差抑制函数应为零 。也就是说，仅仅在控制器中引入“比例”这个术语往往是不够的 。比例项的作用只是放大误差的幅度，但目前需要加入的是“微分项”，可以预测误差的变化趋势 。这样，比例+微分的控制器可以使抑制误差的控制效果提前等于零甚至为负，从而避免被控量的严重超调 。因此，对于大惯性或大滞后的被控对象，比例微分控制器可以改善系统在调节过程中的动态特性 。
如果说在调节PID参数时，有一种理论方法可以确定PID参数，当然是最理想的方法 。然而，在实际应用中，更多的是采用试错法来确定PID参数 。
增大比例系数p一般会加快系统的响应速度，有静态误差时有助于减小静态误差 。但如果比例系数过大，系统会有较大的超调，产生振荡，使稳定性变差 。
增加积分时间I有利于减小超调和振荡，增加系统的稳定性，但系统静态误差的消除时间变长 。
增加微分时间d有利于加快系统的响应速度，减小系统的超调量，增加稳定性，但系统抑制扰动的能力减弱 。
在试运行中，可以参考上述参数对系统控制过程的影响趋势，实施先比例后积分再微分的设置步骤进行参数调整 。
PID控制器参数调整方法
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容 。根据被控过程的特点，确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间 。整定PID控制器参数的方法有很多，可以归纳为两类:
一、理论计算及设定方法


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