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系統理解PID控制 什么是pid( 三 )

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一、理論計算及設定方法
主要是根據系統的數學模型，通過理論計算確定控制器參數 。用這種方法得到的計算數據不能直接使用，必須通過實際項目進行調整和修改 。
二、工程設置方法
主要依靠工程經驗，直接在控制系統的測試中進行 。該方法簡單易掌握，在工程實踐中應用廣泛 。PID控制器參數的工程整定方法主要有臨界比例法、響應曲線法和衰減法 。三種方法各有特點 。它們的共同點是控制器參數通過測試后根據工程經驗公式進行整定 。然而，無論采用哪種方法，在實際操作中，控制器參數最終都需要調整和改進 。

系統理解PID控制 什么是pid

文章插圖
現在一般用臨界比法 。用這種方法整定PID控制器參數的步驟如下:
(1)首先，預選一個足夠短的采樣周期，以便系統工作；
(2)只加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，并記錄此時的比例放大系數和臨界振蕩周期；
(3)在一定的控制程度下，用公式計算PID控制器的參數 。
PID參數的設定:是依靠經驗和對工藝的熟悉，參照測量值跟蹤和設定值曲線，來調整P、I、D的大小 。
通用公式:
找到最佳參數設置，從小到大順序檢查；
先比例后積分，最后加微分；
曲線振蕩頻繁，比例帶盤應加大；
曲線繞大灣浮動，比例帶盤轉小拉；
曲線偏差恢復慢，積分時間減少；
曲線波動周期越長，積分時間越長；
第一步，設置比例控制
將比例控制函數由小變大，觀察各個響應，直到得到響應快、超調小的響應曲線 。
第二步，積分環節
如果比例控制下穩態誤差不能滿足要求，應加入積分控制 。首先將上一步選擇的比例系數降低到初始值的50 ~ 80%，然后將積分時間設置為更大的值，觀察響應曲線 。然后，減少積分時間，增加積分函數，相應調整比例系數，反復嘗試，直到得到滿意的響應，從而確定比例和積分的參數 。
第三步是調整差速器連桿 。
如果通過以上步驟，PI控制只能消除穩態誤差，動態過程不能令人滿意，則應加入微分控制，形成PID控制 。首先設定微分時間TD=0，逐漸增加TD，同時相應改變比例系數和積分時間，反復嘗試，獲得滿意的控制效果和PID控制參數 。
PID的15個基本概念
沒有金剛鉆，沒有瓷器作品 。為了掌握和應用PID，我們學習基本概念來武裝自己是非常必要的 。一些概念風險網絡將配備實際項目中常用的表達方法，從“真實:”開始 。
1調整數量:反映調整對象實際波動的數量 。調節量總是在變化 。
實際:通常由檢測到的反饋值指示，如yout(t) 。
2設定值:PID調節器的設定值是人們期望調節量達到的值 。設定值可以是固定的或可變的 。
實際的:人工設定的，通常用rin(t)表示 。
3控制輸出:PID調節器根據被調節量的變化，即整個調節器的輸出，進行運算后，發出指令，使外部執行結構按其要求動作 。請注意與調整后的數量的差異 。這兩個概念是完全不同的，人們經?；煜@兩個概念 。
其實:你經常看到公式“u(t)= KP[e(t)+1/ti∫e(t)dt+TD * de(t)/dt]”中的u(t) 。
4輸入偏差:輸入偏差時調整量與設定值的差值 。
實際上:誤差(t)=rin(t)-yout(t) 。
P(比例):P是比例作用，簡單來說就是輸入偏差乘以一個系數 。
現實:和kp一樣，KP也是一樣的 。
I(積分):I是積分，簡單來說就是對輸入偏差進行積分 。
現實:比如ki 。
d(積分):D是微分，簡單來說就是輸入偏差的微分運算 。
現實:比如kd 。
8 PID基本公式PID調節器參數設置過程一般來說是先將系統調整到純比例動作，逐步加強比例動作使系統產生等幅振蕩，記錄比例動作和振蕩周期，然后將這個比例動作乘以0.6，并適當延長積分動作 。
KP= 0.6*Km
KD= KP*/4或KD= KP*tu/8
KI= KP*/或KI= 2KP/tu
KP:比例控制參數；
KD:積分控制參數；
KI:微分控制參數；
Km:系統開始振蕩時的比例值，通常稱為臨界比例值；
:恒幅振蕩的頻率，tu為振蕩周期 。這里，tu =2，不是tu=1 。學過傅里葉和拉普拉斯變換的同學應該都明白這是為什么，所以這里就不深入討論了 。
9.單回路:單回路是只有一個PID的調節系統 。
10級聯:一個PID不夠 。串級是將兩個PID串聯起來形成串級控制系統，也稱為雙環控制系統 。在串級控制系統中，PID調節器可分為主調節器和輔助調節器 。
在串級控制系統中，被調節量的PID稱為主音，其輸出直接指導執行機構動作的PID稱為副音，主音的控制輸出作為副音的設定值進入副音 。主調節器采用單回路PID調節器，輔助調節器采用外部調節器 。

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