在工程實(shí)際中,,應(yīng)用的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例,、積分、微分控制,,簡稱PID控制,,又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史,,它以其結(jié)構(gòu)簡單,、穩(wěn)定性好,、工作可靠,、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一,。 當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能*掌握,或得不到的數(shù)學(xué)模型時(shí),,控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí),,系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定,這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)zui為方便,。
即當(dāng)我們不*了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對象,,或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí),用PID控制技術(shù).PID控制,,實(shí)際中也有PI和PD控制,。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例,、積分,、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。
比例(P)控制
比例控制是一種zui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(guān)系,。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)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(guān)系,。
對一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng),如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,,則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)(System with Steady-state Error)
,。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”,。積分項(xiàng)對誤差取決于時(shí)間的積分,,隨著時(shí)間的增加,積分項(xiàng)會增大,。
這樣,,即便誤差很小,積分項(xiàng)也會隨著時(shí)間的增加而加大,,它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小,,直到等于零。
因此,,比例+積分(PI)控制器,,可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)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(guān)系,。
自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。
其原因是由于存在有較大慣性組件(環(huán)節(jié))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(shí),,抑制誤差的作用就應(yīng)該是零,。
這就是說,在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的,,比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值,,而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”,它能預(yù)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(fù)值,, 從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。
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(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性,。
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