如何通俗地解释PID参数整定?

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⊙司徒包包⊙
⊙司徒包包⊙ 2023-03-18 17:11
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  • 2023-03-18 17:48

    PID常用口诀: 参数整定找最佳,从小到大顺序查,先是比例后积分,最后再把微分加,曲线振荡很频繁,比例度盘要放大,曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳,曲线偏离回复慢,积分时间往下降,曲线波动周期长,积分时间再加长,曲线振荡频率快,先把微分降下来,动差大来波动慢,微分时间应加长,理想曲线两个波,前高后低4比1,2. 一看二调多分析,调节质量不会低 2.PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照:温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s, 液位L: P=20~80%,T=60~300s, 流量L: P=40~100%,T=6~60s。3.PID控制的原理和特点 ,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是比例、积分、微分的简称,PID控制的难点不是编程,而是控制器的参数整定。参数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义,PID控制的原理可以用人对炉温的手动控制来理解。阅读本文不需要高深的数学知识。比例控制,有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温,可以获得非常好的控制品质,PID控制与人工控制的控制策略有很多相似的地方。下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。假设用热电偶检测炉温,用数字仪表显示温度值。在控制过程中,操作人员用眼睛读取炉温,并与炉温给定值比较,得到温度的误差值。然后用手操作电位器,调节加热的电流,使炉温保持在给定值附近。操作人员知道炉温稳定在给定值时电位器的大致位置(我们将它称为位置L),并根据当时的温度误差值调整控制加热电流的电位器的转角。炉温小于给定值时,误差为正,在位置L的基础上顺时针增大电位器的转角,以增大加热的电流。炉温大于给定值时,误差为负,在位置L的基础上反时针减小电位器的转角,并令转角与位置L的差值与误差成正比。上述控制策略就是比例控制,即PID控制器输出中的比例部分与误差成正比。闭环中存在着各种各样的延迟作用。例如调节电位器转角后,到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的时间延迟。由于延迟因素的存在,调节电位器转角后不能马上看到调节的效果,因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。

    P表示比例,用来瞬时大幅度*,比如说你的输入是5v,但是你的理想输出是10v,那么此时的误差是5'V. 用比例控制时,根据你选择的比例系数,假设是1,那么下一步的输出就是5+5=10V。但是事实真是如此轻松愉快吗?当你加入一个比例2时,有一些非常可恶的东西阻碍你达到稳定的10v,比如说系统一下子跃升,到10v刹不住车,产生了超调量,一下子奔到20v了,稳态误差非常大而且不可控,那估计机器已经烧了,或者周围一下细小的扰动进来,经过比例放大,变成了相对较大的扰动,系统扛不住了。怎么办?我们引入I,积分控制。当我们把输出反馈回来和外部输入一比较,我们得到一个误差,然后我们把误差作为输入,对误差进行积分,再反馈回来。什么时候达到稳定呢?当误差为0了,反馈回来的值就是一个常数(想下积分过程),此时输出就稳定了。并且由于此时误差为0,那么稳定点就正好是外界参考输入。结合比例控制,就能实现对抗干扰和消除稳态误差。最后,那D微分控制是拿***嘛的呢?设想一个场景,外部输入是一个斜坡信号,电压或者力矩随着时间在增长或减少,那么光用比例和积分都无法使系统输出追上输入的变化脚步。这时候,我们使用微分控制,让我们输入的变化率等于输出的变化率。那么,我们就能追踪变化信号了。PID控制器的优点非常明显,我其实不需要系统的精确模型! 我不管模型怎么样,把系统输出接出来和一个参考信号一比,误差一输入'PID控制器,误差就能被消除。

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