PID调节到底是什么?带你详解PID
常常看到有关PID的问题,但看来看去都看不懂他们在说什么。可能还有一些技术员一提起PID调理就摇头,搞不来呀,不是很懂啊!那么PID调理的本质是什么?浅显的概念是什么?我们经过下图剖析剖析。
一个自动控制系统能够很好地完成任务,首先得工作稳定,同时还必需满足调理过程的质量指标请求。即:系统的响应快慢、稳定性、最大偏向等。很明显,自动控制系统希望在稳定工作状态下,具有较高的控制质量,而我们则希望持续时间短、超调量小、摆动次数少。为了保证系统的精度,就请求系统有很高的放大系数,但是放大系数一高,又会形成系统不稳定,以至系统产生振荡。反之,只思索调理过程的稳定性,又无法满足精度请求。因而,在调理过程中,系统稳定性与精度之间产生了矛盾。
如何处理这个矛盾?能够依据控制系统设计请求和实践状况,在控制系统中插入“校正网络”,矛盾就能够得到较好处理。这种“校正网络”,有很多办法完成,其中就有PID办法。
简单的讲,PID“校正网络”是由比例积分PI和比例微分PD"元件组"成的。为了阐明问题,这里简单引见一下比例积分PI和比例微分PD。
微分:从电学原理我们晓得当脉冲信号经过RC电路时(图2),电容两端电压不能突变,电流超前电压90°,输入电压经过电阻R向电容充电,电流在t1时辰霎时到达最大值,电阻两端电压Usc此刻也到达最大值。随着电容两端电压不时升高,充电电流逐步减小,电阻两端电压Usc也逐步降低,最后为0,构成一个锯齿波电压。这种电路称为微分电路,由于它对阶跃输入信号前沿“反响”剧烈,其性质有加速作用。
积分:当脉冲信号呈现时(图3),经过电阻R向电容充电,电容两端电压不能突变,电流在t1时辰霎时到达最大值,电阻两端电压此刻也到达最大值。电容两端电压Usc随着时间t不时升高,充电电流逐步减小,最后为0,电容两端电压Usc也到达最大值,构成一个对数曲线。这种电路称为积分电路,由于它对阶跃输入信号前沿“反响”缓慢,其性质是“阻尼”缓冲作用。
当插入校正网络时:
我们首先讨论自动控制系统引入比例积分PI的状况(图4)。曲线PI(1)对阶跃信号的响应特性曲线,当t=0时,PI的输出电压很小,当t>0时(由比例系数决议),输出电压按积分特性线性上升,系统放大系数Ue线性增大。就是说,当系统输入端呈现大的误差时,控制输出电压不会立刻变得很大,而是随着时间的推移和系统误差不时地减小,PI的输出电压不时增加,即系统放大系数Ue不时线性增大。我们称这种特性为系统阻尼;决议阻尼系数要素是PI比例系数和积分时间常数。要不时进步控制系统的质量,就要不时改动PI比例系数和积分时间常数。
再讨论控制系统引入比例微分PD的状况(图4)。曲线PD(2)对输入信号的响应特性曲线,当t=0时,PD使系统放大系数Ue骤增。就是说,当系统输入端呈现误差时,控制输出电压会立刻变大。我们称这种特性为加速作用。能够看出,过强的微分信号会使控制系统不稳定。所以在运用中,必需认真调理PD比例系数和微分时间常数。
为妥善处理系统稳定性与精度之间的矛盾,常常将比例积分PI与比例微分PD组合运用,构成“校正网络”,也称PID调理。PID调理特性曲线PID(3)(图4),是PI、PD特性曲线合成的。恰当的调理PI、PD上述各系数,就能保证控制系统即快又稳的工作。
由此我们不难晓得PID调理器实践是一个放大系数可自动调理的放大器,动态时,放大系数较低,是为了避免系统呈现超调与振荡。静态时,放大系数较高,能够捕捉到小误差信号,进步控制精度。不知大家还有什么别的见解呢?
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