PID調節到底是什么? pid是什么意思

常常看到有關PID的問題,但看來看去都看不懂他們在說什么 ??赡苓€有一些技術員一提起PID調節就搖頭,搞不來呀,不是很懂啊!那么PID調節的實質是什么?通俗的概念是什么?我們通過下圖分析分析 。一個自動控制系統可以很好地完成任務,首先得工作穩定,同時還必須滿足調節過程的質量指標要求 。即:系統的響應快慢、
常常看到有關PID的問題,但看來看去都看不懂他們在說什么 ??赡苓€有一些技術員一提起PID調節就搖頭,搞不來呀,不是很懂??!那么PID調節的實質是什么?通俗的概念是什么百思特網?我們通過下圖分析分析 。

PID調節到底是什么? pid是什么意思

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一個自動控制系統可以很好地完成任務,首先得工作穩定,同時還必須滿足調節過程的質量指標要求 。即:系統的響應快慢、穩定性、最大偏差等 。很明顯,自動控制系統希望在穩定工作狀態下,具有較高的控制質量,而我們則希望持續時間短、超調量小、擺動次數少 。為了保證系統的精度,就要求系統有很高的放大系數,然而放大系數一高,又會造成系統不穩定,甚至系統產生振蕩 。反之,只考慮調節過程的穩定性,又無法滿足精度要求 。因此,在調節過程中,系統穩定性與精度之間產生了矛盾 。
如何解決這個矛盾?可以根據控制系統設計要求和實際情況,在控制系統中插入“校正網絡”,矛盾就可以得到較好解決 。這種“校正網絡”,有很多方法完成,其中就有PID方法 。
簡單的講,PID“校正網絡”是百思特網由比例積分PI和比例微分PD"元件組"成的 。為了說明問題,這里簡單介紹一下比例積分PI和比例微分PD 。
微分:從電學原理我們知道當脈沖信號通過RC電路時(圖2),電容兩端電壓不能突變,電流超前電壓90,輸入電壓通過電阻R向電容充電,電流在t1時刻瞬間達到最大值,電阻兩端電壓Usc此刻也達到最大值 。隨著電容兩端電壓不斷升高,充電電流逐漸減小,電阻兩端電壓Usc也逐漸降低,最后為0,形成一個鋸齒波電壓 。這種電路稱百思特網為微分電路,由于它對階躍輸入信號前沿“反應”激烈,其性質有加速作用 。
積分:當脈沖信號出現時(圖3),通過電阻R向電容充電,電容兩端電壓不能突變,電流在t1時刻瞬間達到最大值,電阻兩端電壓此刻也達到最大值 。電容兩端電壓Usc隨著時間t不斷升高,充電電流逐漸減小,最后為0,電容兩端電壓Usc也達到最大值,形成一個對數曲線 。這種電路稱為積分電路,由于它對階躍輸入信號前沿“反應”遲緩,其性質是“阻尼”緩沖作用 。
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當插入校正網絡時:
我們首先討論自動控制系統引入比例積分PI的情況(圖4) 。曲線PI(1)對階躍信號的響應特性曲線,當t=0時,PI的輸出電壓很小,當t>0時(由比例系數決定),輸出電壓按積分特性線性上升,系統放大系數Ue線性增大 。就是說,當系統輸入端出現大的誤差時,控制輸出電壓不會立即變得很大,而是隨著時間的推移和系統誤差不斷地減小,PI的輸出電壓不斷增加,即系統放大系數Ue不斷線性增大 。我們稱這種特性為系統阻尼;決定阻尼系數因素是PI比例系數和積分時間常數 。要不斷提高控制系統的質量,就要不斷改變PI比例系數和積分時間常數 。
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再討論控制系統引入比例微分PD的情況(圖4) 。曲線PD(2)對輸入信號的響應特性曲線,當t=0時,PD使系統放大系數Ue驟增 。就是說,當系統輸入端出現誤差時,控制輸出電壓會立即變大 。我們稱這種特性為加速作用 ??梢钥闯?,過強的微分信號會使控制系統不穩定 。所以在使用中,必須認真調節PD比例系數和微分時間常數 。
為妥善解決系統穩定性與精度之間的矛盾,往往將比例積分PI與比例微分PD組合使用,形成“校正網絡”,也稱PID調節 。PID調節特性曲線PID(3)(圖4),是PI、PD特性曲線合成的 。適當的調節PI、PD上述各系數,就能保證控制系統即快又穩的工作 。
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