PID控制器的兩種控制方法了解嗎?PID控制器有哪些作用?

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)?a href="/tags/PID控制器" target="_blank">PID控制器的有關(guān)報(bào)道，通過閱讀這篇文章，大家可以對(duì)PID控制器具備清晰的認(rèn)識(shí)，主要內(nèi)容如下。

一、PID控制器PD控制+PID控制

1.比例微分(PD)控制

比例積分控制對(duì)于時(shí)間滯后的被控對(duì)象使用不夠理想。所謂“時(shí)間滯后”指的是：當(dāng)被控對(duì)象受到擾動(dòng)作用后，被控變量沒有立即發(fā)生變化，而是有一個(gè)時(shí)間上的延遲，比如容量滯后，此時(shí)比例積分控制顯得遲鈍、不及時(shí)。為此，人們?cè)O(shè)想：能否根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)來做出相應(yīng)的控制動(dòng)作呢?猶如有經(jīng)驗(yàn)的操作人員，即可根據(jù)偏差的大小來改變閥門的開度(比例作用)，又可根據(jù)偏差變化的速度大小來預(yù)計(jì)將要出現(xiàn)的情況，提前進(jìn)行過量控制，“防患于未然”。這就是具有“超前”控制作用的微分控制規(guī)律。微分控制器輸出的大小取決于輸入偏差變化的速度。

微分輸出只與偏差的變化速度有關(guān)，而與偏差的大小以及偏差是否存在與否無關(guān)。如果偏差為一固定值，不管多大，只要不變化，則輸出的變化一定為零，控制器沒有任何控制作用。微分時(shí)間越大，微分輸出維持的時(shí)間就越長，因此微分作用越強(qiáng);反之則越弱。當(dāng)微分時(shí)間為0時(shí)，就沒有微分控制作用了。同理，微分時(shí)間的選取，也是需要根據(jù)實(shí)際情況來確定的。

微分控制作用的特點(diǎn)是：動(dòng)作迅速，具有超前調(diào)節(jié)功能，可有效改善被控對(duì)象有較大時(shí)間滯后的控制品質(zhì);但是它不能消除余差，尤其是對(duì)于恒定偏差輸入時(shí)，根本就沒有控制作用。因此，不能單獨(dú)使用微分控制規(guī)律。

比例和微分作用結(jié)合，比單純的比例作用更快。尤其是對(duì)容量滯后大的對(duì)象，可以減小動(dòng)偏差的幅度，節(jié)省控制時(shí)間，顯著改善控制質(zhì)量。

2.PID控制

最為理想的控制當(dāng)屬比例-積分-微分控制規(guī)律。它集三者之長：既有比例作用的及時(shí)迅速，又有積分作用的消除余差能力，還有微分作用的超前控制功能。

當(dāng)偏差階躍出現(xiàn)時(shí)，微分立即大幅度動(dòng)作，抑制偏差的這種躍變;比例也同時(shí)起消除偏差的作用，使偏差幅度減小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制規(guī)律，因此可使系統(tǒng)比較穩(wěn)定;而積分作用慢慢把余差克服掉。只要三個(gè)作用的控制參數(shù)選擇得當(dāng)，便可充分發(fā)揮三種控制規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，得到較為理想的控制效果。

二、PID控制器兩大作用

1.比例作用

比例控制器實(shí)際上就是個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)的放大器，即△P=Kp×e，式中Kp為比例增益，即Kp可大于1，也可小于1;e為控制器的輸入，也就是測(cè)量值與給定值之差，又稱為偏差。

要說明的是，對(duì)于大多數(shù)模擬控制器而言，都不采用比例增益Kp作為刻度，而是用比例度來刻度，即δ=1/Kc×100%。也就是說比例度與控制器的放大倍數(shù)的倒數(shù)成比例;控制器的比例度越小，它的放大倍數(shù)越大，偏差放大的能力越大，反之亦然。

明白了上述關(guān)系，就可知道比例度(即比例帶)越大，控制器的放大倍數(shù)越小，被控參數(shù)的曲線越平穩(wěn);比例度越小，控制器的放大倍數(shù)越大，被控參數(shù)的曲線越波動(dòng)。

比例控制有個(gè)缺點(diǎn)，就是會(huì)產(chǎn)生余差，要克服余差就必須引入積分作用。

2.積分作用

控制器的積分作用就是為了消除自控系統(tǒng)的余差而設(shè)置的。所謂積分，就是隨時(shí)間進(jìn)行累積的意思，即當(dāng)有偏差輸入e存在時(shí)，積分控制器就要將偏差隨時(shí)間不斷累積起來，也就是積分累積的快慢與偏差e的大小和積分速度成正比。只要有偏差e存在，積分控制器的輸出就要改變，也就是說積分總是起作用的，只有偏差不存在時(shí)，積分才會(huì)停止。

對(duì)于恒定的偏差，調(diào)整積分作用的實(shí)質(zhì)就是改變控制器輸出的變化速率，這個(gè)速率是通過積分作用的輸出等于比例作用的輸出所需的一段時(shí)問來衡量的。積分時(shí)間小，表示積分速度大，積分作用就強(qiáng);反之，積分時(shí)問大，則積分作用就弱。如果積分時(shí)間無窮大，表示沒有積分作用，控制器就成為純比例控制器。

實(shí)際上積分作用很少單獨(dú)使用，通常與比例作用一起使用，使其既具有把偏差放大(或縮小)的比例作用，又具有將偏差隨時(shí)間累積的積分作用，且其作用方向是一致的。這時(shí)控制器的輸出為：△P=Ke+△Pi，式中△P為控制器輸出值的變化;Ke為比例作用引起的輸出;△Pi為積分作用引起的輸出。

以上便是小編此次想要和大家共同分享的有關(guān)PID控制器的內(nèi)容，如果你對(duì)本文內(nèi)容感到滿意，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站喲。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!