如何確定PID控制器初始參數(shù)?PID控制器之PI控制介紹

以下內(nèi)容中，小編將對(duì)PID控制器的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行著重介紹和闡述，希望本文能幫您增進(jìn)對(duì)PID控制器的控制方式和PID控制器的初始參數(shù)設(shè)定的了解，和小編一起來(lái)看看吧。

一、PID控制器之比例積分(PI)控制

比例控制規(guī)律是基本控制規(guī)律中最基本的、應(yīng)用最普遍的一種，其最大優(yōu)點(diǎn)就是控制及時(shí)、迅速。只要有偏差產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用。但是，不能最終消除余差的缺點(diǎn)限制了它的單獨(dú)使用?？朔嗖畹霓k法是在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制作用。

積分控制器的輸出與輸入偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比。這里的“積分”指的是“積累”的意思。積分控制器的輸出不僅與輸入偏差的大小有關(guān)，而且還與偏差存在的時(shí)間有關(guān)。只要偏差存在，輸出就會(huì)不斷累積(輸出值越來(lái)越大或越來(lái)越小)，一直到偏差為零，累積才會(huì)停止。所以，積分控制可以消除余差。積分控制規(guī)律又稱無(wú)差控制規(guī)律。

積分時(shí)間的大小表征了積分控制作用的強(qiáng)弱。積分時(shí)間越小，控制作用越強(qiáng);反之，控制作用越弱。

積分控制雖然能消除余差，但它存在著控制不及時(shí)的缺點(diǎn)。因?yàn)榉e分輸出的累積是漸進(jìn)的，其產(chǎn)生的控制作用總是落后于偏差的變化，不能及時(shí)有效地克服干擾的影響，難以使控制系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)。所以，實(shí)用中一般不單獨(dú)使用積分控制，而是和比例控制作用結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成比例積分控制。這樣取二者之長(zhǎng)，互相彌補(bǔ)，既有比例控制作用的迅速及時(shí)，又有積分控制作用消除余差的能力。因此，比例積分控制可以實(shí)現(xiàn)較為理想的過(guò)程控制。

比例積分控制器是應(yīng)用最為廣泛的一種控制器，多用于工業(yè)生產(chǎn)中液位、壓力、流量等控制系統(tǒng)。由于引入積分作用能消除余差，彌補(bǔ)了純比例控制的缺陷，獲得較好的控制質(zhì)量。但是積分作用的引入，會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。對(duì)于有較大慣性滯后的控制系統(tǒng)，要盡量避免使用。

二、如何確定PID控制器的初始參數(shù)

通過(guò)上面的介紹，想必大家對(duì)PID控制器的控制方式之一中的比例積分控制已經(jīng)具備了一定的了解。那么在這部分，我們將主要來(lái)了解一下如何去確定PID控制器的初始參數(shù)。

如果調(diào)試人員熟悉被控對(duì)象，或者有類似的控制系統(tǒng)的資料可供參考，PID控制器的初始參數(shù)是比較容易確定的。反之，控制器的初始參數(shù)的確定是相當(dāng)困難的，隨意確定的初始參數(shù)可能比最后調(diào)試好的參數(shù)相差數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。很多書籍介紹了確定PID控制器初始參數(shù)的擴(kuò)充臨界比例度法和擴(kuò)充響應(yīng)曲線法。

第一種方法需要用閉環(huán)比例控制使系統(tǒng)出現(xiàn)等幅震蕩(有的系統(tǒng)不允許這樣做)，第二種方法需要做被控對(duì)象的開(kāi)環(huán)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)響應(yīng)曲線的特征參數(shù)，查表得到PID控制器的初始參數(shù)。

作者建議采用下面的方法來(lái)確定PI控制器的初始參數(shù)。為了保證系統(tǒng)的安全，避免出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定或超調(diào)量過(guò)大的異常情況，在第一次試運(yùn)行時(shí)設(shè)置盡量保守的參數(shù)，即比例系數(shù)不要太大，積分時(shí)間不要太小，以保證不會(huì)出現(xiàn)較大的超調(diào)量。此外還應(yīng)制訂被控量響應(yīng)曲線上升過(guò)快、可能出現(xiàn)較大超調(diào)量的緊急處理預(yù)案，例如迅速關(guān)閉系統(tǒng)或馬上切換到手動(dòng)方式。試運(yùn)行后根據(jù)響應(yīng)曲線的特征和上述調(diào)整PID控制器參數(shù)的規(guī)則，來(lái)修改控制器的參數(shù)。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)PID控制的比例積分控制方式以及確定PID控制器初始參數(shù)的方法的內(nèi)容，希望大家對(duì)本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁(yè)頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。