header
×
工业控制 > 工业自动化 > 详情

PID控制的原理和特点

发布时间:2021-01-15 发布时间:
|
在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史,它xa0以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的xa0其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或xa0不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、xa0积分、微分计算出控制量进行控制的。xa0
比例(P)控制xa0
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-statexa0error)。xa0
积分(I)控制xa0
在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的xa0或简称有差系统(Systemxa0withxa0Steady-statexa0Error)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积xa0分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳xa0态误差。xa0
微分(D)控制xa0
在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。xa0自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,xa0其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入xa0“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能xa0够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在xa0调节过程中的动态特性。xa0
5、PID控制器的参数整定xa0
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被xa0控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是xa0依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主xa0要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应xa0曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需xa0要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行xa0PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,xa0记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。xa0
在实际调试中,只能先大致设定一个经验值,然后根据调节效果修改。xa0
对于温度系统:P(%)20--60,I(分)3--10,D(分)0.5--3xa0
对于流量系统:P(%)40--100,I(分)0.1--1xa0
对于压力系统:P(%)30--70,I(分)0.4--3xa0
对于液位系统:P(%)20--80,I(分)1--5xa0
参数整定找最佳,从小到大顺序查xa0
先是比例后积分,最后再把微分加xa0
曲线振荡很频繁,比例度盘要放大xa0
曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳xa0
曲线偏离回复慢,积分时间往下降xa0
曲线波动周期长,积分时间再加长xa0
曲线振荡频率快,先把微分降下来xa0
动差大来波动慢。微分时间应加长xa0
理想曲线两个波,前高后低4比1xa0
一看二调多分析,调节质量不会低


『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

热门文章 更多
DCS安装及调试技术总结
footer