簡述pid的原理和特點
2023年03月28日 09:16:52
來源：蘇州工業園區天和儀器有限公司 >> 進入該公司展臺
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PID的原理和特點
在工程實際中，應用*為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它 以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而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掌握，或得不到**的數學模型時，控制理論的 其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術*為方便。即當我們不了解一個系統和被控對象，或 不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，*適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、 積分、微分計算出控制量進行控制的。比例（P）控制比例控制是一種*簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。積分（I）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正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩態后存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的 或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積 分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到接近于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統在進入穩態后幾乎無穩 態誤差。微分（D）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）成正比關系。自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由于存在有較大慣性組件（環節）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用， 其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “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+微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）控制器能改善系統在 調節過程中的動態特性。舉例說明PID，就是對輸入偏差進行比例積分微分運算，運算的疊加結果去控制執行機構。P 就是比例，就是輸入偏差乘以一個系數；I 就是積分，就是對輸入偏差進行積分運算；D 就是微分，對輸入偏差進行微分運算。淺白一點說，就是先把系統調為純比例作用，然后增強比例作用讓系統震蕩，記錄下比例作用和震蕩周期，然后這個比例作用乘以0.6，積分作用適當延長。公式表達如下：Ｋｐ ＝ 0.6*ＫｍＫｄ ＝ Ｋｐ*π／4*ωＫｉ ＝ Ｋｐ*ω／π其中：Ｋｐ為比例控制參數Ｋｄ為微分控制參數Ｋｉ為積分控制參數Ｋｍ為系統開始振蕩時的比例值；ω 為極坐標下振蕩時的頻率這個方法只是提供一個大致的思路，具體情況要復雜得多。
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