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        PID控制算法

        日期:2022-05-06 21:45
        瀏覽次數:243
        摘要:
        1,PID是一個閉環控制算法。
        因此要實現PID算法,必須在硬件上具有閉環控制,就是得有反饋。比如控制一個電機的轉速,就得有一個測量轉速的傳感器,并將結果反饋到控制路線上,下面也將以轉速控制為例。?
        2,PID是比例(P)、積分(I)、微分(D)控制算法。
        但并不是必須同時具備這三種算法,也可以是PD,PI,甚至只有P算法控制。我以前對于閉環控制的一個*樸素的想法就只有P控制,將當前結果反饋回來,再與目標相減,為正的話,就減速,為負的話就加速?,F在知道這只是*簡單的閉環控制算法。?
        3,比例(P)、積分(I)、微分(D)控制算法各有作用:?
          比例,反應系統的基本(當前)偏差e(t),系數大,可以加快調節,減小誤差,但過大的比例使系統穩定性下降,甚至造成系統不穩定;?
          積分,反應系統的累計偏差,使系統消除穩態誤差,提高無差度,因為有誤差,積分調節就進行,直至無誤差;?
          微分,反映系統偏差信號的變化率e(t)-e(t-1),具有預見性,能預見偏差變化的趨勢,產生超前的控制作用,在偏差還沒有形成之前,已被微分調節作用消除,因此可以改善系統的動態性能。但是微分對噪聲干擾有放大作用,加強微分對系統抗干擾不利。?積分和微分都不能單獨起作用,必須與比例控制配合。?
        4,控制器的P,I,D項選擇。?
        下面將常用的各種控制規律的控制特點簡單歸納一下:?
        ? ?。?)、比例控制規律P:采用P控制規律能較快地克服擾動的影響,它的作用于輸出值較快,但不能很好穩定在一個理想的數值,不佳的結果是雖較能有效的克服擾動的影響,但有余差出現。它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、控制要求不高、被控參數允許在一定范圍內有余差的場合。如:金彪公用工程部下設的水泵房冷、熱水池水位控制;油泵房中間油罐油位控制等。?
         ?。?)、比例積分控制規律(PI):在工程中比例積分控制規律是應用*廣泛的一種控制規律。積分能在比例的基礎上消除余差,它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、被控參數不允許有余差的場合。如:在主線窯頭重油換向室中F1401到F1419號槍的重油流量控制系統;油泵房供油管流量控制系統;退火窯各區溫度調節系統等?! 。?)、比例微分控制規律(PD):微分具有超前作用,對于具有容量滯后的控制通道,引入微分參與控制,在微分項設置得當的情況下,對于提高系統的動態性能指標,有著顯著效果。因此,對于控制通道的時間常數或容量滯后較大的場合,為了提高系統的穩定性,減小動態偏差等可選用比例微分控制規律。如:加熱型溫度控制、成分控制。需要說明一點,對于那些純滯后較大的區域里,微分項是無能為力,而在測量信號有噪聲或周期性振動的系統,則也不宜采用微分控制。如:大窯玻璃液位的控制。?
         ?。?)、例積分微分控制規律(PID):PID控制規律是一種較理想的控制規律,它在比例的基礎上引入積分,可以消除余差,再加入微分作用,又能提高系統的穩定性。它適用于控制通道時間常數或容量滯后較大、控制要求較高的場合。如溫度控制、成分控制等。?
          鑒于D規律的作用,我們還必須了解時間滯后的概念,時間滯后包括容量滯后與純滯后。其中容量滯后通常又包括:測量滯后和傳送滯后。測量滯后是檢測元件在檢測時需要建立一種平衡,如熱電偶、熱電阻、壓力等響應較慢產生的一種滯后。而傳送滯后則是在傳感器、變送器、執行機構等設備產生的一種控制滯后。純滯后是相對與測量滯后的,在工業上,大多的純滯后是由于物料傳輸所致,如:大窯玻璃液位,在投料機動作到核子液位儀檢測需要很長的一段時間。?
          總之,控制規律的選用要根據過程特性和工藝要求來選取,決不是說PID控制規律在任何情況下都具有較好的控制性能,不分場合都采用是不明智的。如果這樣做,只會給其它工作增加復雜性,并給參數整定帶來困難。當采用PID控制器還達不到工藝要求,則需要考慮其它的控制方案。如串級控制、前饋控制、大滯后控制等。
        5,公式:?

        數值pid的計算:  
        6,問題。Kp,Ti,Td三個參數的設定是PID控制算法的關鍵問題。
        一般說來編程時只能設定他們的大概數值,并在系統運行時通過反復調試來確定*佳值。因此調試階段程序須得能隨時修改和記憶這三個參數。?
        7,參數的自整定。
        在某些應用場合,比如通用儀表行業,系統的工作對象是不確定的,不同的對象就得采用不同的參數值,沒法為用戶設定參數,就引入參數自整定的概念。實質就是在**使用時,通過N次測量為新的工作對象尋找一套參數,并記憶下來作為以后工作的依據。
        8,pid算法流程圖:
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