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系統理解PID控制 什么是pid( 二 )

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描述:
在創業網絡的積分ⅰ控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比 。對于自動控制系統，如果進入穩態后有穩態誤差，則稱控制系統有穩態誤差或簡稱有穩態誤差的系統 。為了消除穩態誤差，必須在控制器中引入“積分項” 。積分項對的誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增加 。這樣，即使誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而增加，這將推動控制器的輸出增加，進一步減小穩態誤差，直到它等于零 。因此，比例積分控制器可以使系統進入穩態后沒有穩態誤差 。
(3)PID微分控制
也就是人們的眼睛看杯子里的水量和刻度之間的距離 。當有大的缺口時，他們會用水壺里的大量水來倒水 。當人們看到水的量接近刻度時，他們會減少水壺中的水量，慢慢接近刻度，直到停留在杯子中的刻度處 。最后，如果它能準確地停在標尺的位置，那就不是靜態誤差控制；如果你停在標尺附近，就有靜態誤差控制 。
描述:
在微分控制D中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成正比 。
在工程實踐中，應用最廣泛的調節器控制規律是比例、積分和微分控制，簡稱PID控制，也稱PID調節 。PID控制器已有近70年的歷史 。由于其結構簡單、穩定性好、運行可靠、調節方便，已成為工業控制的主要技術之一 。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或不能得到精確的數學模型，以及控制理論的其他技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須通過經驗和現場調試來確定 。此時應用PID控制技術最為方便 。也就是說，當我們不能完全理解一個系統和被控對象，或者不能通過有效的測量手段得到系統參數時，PID控制技術是最適合的 。PID控制，其實也有PI和PD控制 。PID控制器是根據系統誤差，利用比例、積分和微分計算控制量來控制的 。

系統理解PID控制 什么是pid

文章插圖
PID參數
(1)比例控制
比例控制是最簡單的控制方法 。控制器的輸出與輸入誤差信號成比例 。當只有比例控制時，系統輸出存在穩態誤差 。
(2)積分(一)控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成比例 。對于自動控制系統，如果進入穩態后有穩態誤差，則稱控制系統有穩態誤差或簡稱有穩態誤差的系統 。為了消除穩態誤差，必須在控制器中引入“積分項” 。積分項對的誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增加 。這樣，即使誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而增加，這將推動控制器的輸出增加，進一步減小穩態誤差，直到它等于零 。因此，比例積分控制器可以使系統進入穩態后沒有穩態誤差 。
(3)差動控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成正比 。在克服誤差的調節過程中，自動控制系統可能會振蕩甚至失去穩定性 。原因是創業網絡中存在大慣性分量(環節)或延遲分量，具有抑制誤差的作用，其變化總是滯后于誤差的變化 。解決辦法是“提前”誤差抑制函數的變化，即當誤差趨近于零時，誤差抑制函數應為零 。也就是說，僅僅在控制器中引入“比例”這個術語往往是不夠的 。比例項的作用只是放大誤差的幅度，但目前需要加入的是“微分項”，可以預測誤差的變化趨勢 。這樣，比例+微分的控制器可以使抑制誤差的控制效果提前等于零甚至為負，從而避免被控量的嚴重超調 。因此，對于大慣性或大滯后的被控對象，比例微分控制器可以改善系統在調節過程中的動態特性 。
如果說在調節PID參數時，有一種理論方法可以確定PID參數，當然是最理想的方法 。然而，在實際應用中，更多的是采用試錯法來確定PID參數 。
系統理解PID控制 什么是pid

文章插圖
增大比例系數p一般會加快系統的響應速度，有靜態誤差時有助于減小靜態誤差 。但如果比例系數過大，系統會有較大的超調，產生振蕩，使穩定性變差 。
增加積分時間I有利于減小超調和振蕩，增加系統的穩定性，但系統靜態誤差的消除時間變長 。
增加微分時間d有利于加快系統的響應速度，減小系統的超調量，增加穩定性，但系統抑制擾動的能力減弱 。
在試運行中，可以參考上述參數對系統控制過程的影響趨勢，實施先比例后積分再微分的設置步驟進行參數調整 。
PID控制器參數調整方法
PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容 。根據被控過程的特點，確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間 。整定PID控制器參數的方法有很多，可以歸納為兩類:

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