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pid控制原理 詳細分析

pid控制原理 詳細分析

1、PID控制器就是根據系統的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。

2、比例P控制。比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差。

3、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系。

對一個自動控制系統,如果在進入穩態後存在穩態誤差,則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統。

為瞭消除穩態誤差,在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決於時間的積分,隨著時間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小,直到等於零。

因此,比例+積分(PI)控制器,可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。

4、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)成正比關系。

自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件(環節)或有滯後(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落後於誤差的變化。

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,抑制誤差的作用就應該是零。

這就是說,在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而需要增加的是“微分項”,它能預測誤差變化的趨勢,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於零,甚至為負值,從而避免瞭被控量的嚴重超調。

所以對有較大慣性或滯後的被控對象,比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。

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