PID控制器根據給定值與實際輸出值構成一個控制偏差e(t),將偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)通過線性組合構成控制量,對進程對象進行控制,故稱為PID控制器。
PID參數的基本意義
比例系數、積分時間和微分時間的選取直接影響被控制量與設定值的接近程度,所以P、I、D三個參數的整定顯得尤為重要。
比例系數KP:加快系統的響應速度,提高系統的調節精度。KP越大,系統響應速度越快,系統調節精度越高,對偏差的分辨率越高。但KP過大,會產生超調,甚至導致系統不穩定;KP取值過小,則會降低調節精度,尤其是響應速度變慢,從而延長調節時間,使系統靜態、動態特性變壞。
積分系數Ti:積分環節的主要作用是確保在系統穩態時過程輸出和設定值一致。積分控制正向誤差總是導致控制信號增加,無論多小的負向誤差總是導致控制信號減小,因此,具有積分作用的控制器是使得穩態誤差為零。Ti越小,系統靜態誤差消除越快,但Ti過小,在響應過程初期會產生積分飽和現象,從而引起響應過程的較大超調;若Ti過大,使系統的靜態誤差難以消除,影響系統的調節精度。
微分系數Td:微分環節的主要作用是改善閉環系統的穩定性。由于控制信號的變化引起過程輸出改變需要一定的時間,所以控制信號對誤差的反映總是滯后地影響系統偏差的變化率,改善系統的動態特性,對誤差進行提前預測,抑制偏差向任何方向的變化。Td過大,會使響應過程提前抑制,從而延長調節時間,而且系統的抗*力變弱。
總之,PID控制體現著折衷的思想。其控制作用是在比例、積分、微分三種作用間進行折衷;從時域看,PID控制器對系統的過去、現在、未來的狀態信息的折衷利用;從頻域看,PID控制是對系統偏差信號中的低頻、中頻、高頻成分的折衷利用;從性能看,PID控制是在準確性和快速性進行折衷。這種折衷由操作者依照經驗和現場實踐來把握,以此來獲得系統較好的綜合控制性能。由于PID的三個參數都有明確的物理意義,這給操作者進行參數的調整帶來方便。
PID控制算法是迄今為止zui通用的控制策略,PID調節器是工業過程控制中zui常用的控制器。由于具有簡單、固定、適應性強等特點,在工業生產中已經得到普及。但由于控制系統的復雜性和非線性等因素,不同的控制系統和環境都要求PID的參數不盡相同,即使經驗豐富的操作人員也未必能快速準確的調出合適的PID參數,而PID的參數在PID控制中起著至關重要的作用,因此如何簡單快速的整定出適合用戶的PID參數在實際應用中具有重要意義。武漢輝達工控技術有限公司經過多年經驗積累,其相關PID控制產品具有良好的PID自整定功能,且自整定的成功率高,整定出的參數控溫效果好。
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