PID控(kong)制中有P、I、D三個(ge)參(can)數,只有明白這三(san)個參(can)數的含(han)義和作用(yong)才能(neng)完成控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)PID參(can)數整定(ding),讓控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)到(dao)達控(kong)制(zhi)(zhi)效(xiao)果。在本(ben)文給大家介紹PID控(kong)制(zhi)(zhi)中P、I、D參(can)數的作用(yong)。
比例作用
比例(li)控制(zhi)器(qi)實際(ji)上就(jiu)是(shi)個放(fang)大(da)倍數(shu)可(ke)調的放(fang)大(da)器(qi),即△P=Kp×e,式中Kp為(wei)比例(li)增益,即Kp可(ke)大(da)于(yu)1,也(ye)可(ke)小于(yu)1;e為(wei)控制(zhi)器(qi)的輸入,也(ye)就(jiu)是(shi)測量值與給(gei)定(ding)值之差,又稱(cheng)為(wei)偏差。
要(yao)說(shuo)明的(de)是(shi),對于大(da)多(duo)數(shu)模(mo)擬控制(zhi)器(qi)(qi)而(er)言,都不采(cai)用(yong)比例增益Kp作(zuo)為(wei)刻度(du),而(er)是(shi)用(yong)比例度(du)來刻度(du),即(ji)δ=1/Kc×100%。也就是(shi)說(shuo)比例度(du)與控制(zhi)器(qi)(qi)的(de)放大(da)倍數(shu)的(de)倒(dao)數(shu)成比例;控制(zhi)器(qi)(qi)的(de)比例度(du)越(yue)小,它(ta)的(de)放大(da)倍數(shu)越(yue)大(da),偏(pian)差放大(da)的(de)能力越(yue)大(da),反之亦然。
明白了上述關系,就可知道比例(li)度(du)(即比例(li)帶)越(yue)大(da),控制(zhi)(zhi)器的(de)(de)放大(da)倍(bei)數越(yue)小,被控參數的(de)(de)曲(qu)線(xian)越(yue)平穩;比例(li)度(du)越(yue)小,控制(zhi)(zhi)器的(de)(de)放大(da)倍(bei)數越(yue)大(da),被控參數的(de)(de)曲(qu)線(xian)越(yue)波動。
比(bi)例控制有個(ge)缺點,就(jiu)是會產生(sheng)余(yu)差,要克(ke)服余(yu)差就(jiu)必須(xu)引入(ru)積分作用(yong)。
積分作用(yong)
控(kong)(kong)制器(qi)的(de)(de)積(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)作用就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)為了消(xiao)除自控(kong)(kong)系統的(de)(de)余差(cha)而設置的(de)(de)。所謂積(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen),就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)隨(sui)時間(jian)進(jin)行累積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)意思(si),即當(dang)有偏差(cha)輸入(ru)e存(cun)在(zai)時,積(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)控(kong)(kong)制器(qi)就(jiu)(jiu)要(yao)將偏差(cha)隨(sui)時間(jian)不斷累積(ji)(ji)(ji)起(qi)來,也(ye)就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)積(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)累積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)快慢(man)與偏差(cha)e的(de)(de)大小(xiao)和積(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)速度(du)成正(zheng)比。只要(yao)有偏差(cha)e存(cun)在(zai),積(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)控(kong)(kong)制器(qi)的(de)(de)輸出就(jiu)(jiu)要(yao)改變,也(ye)就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)說積(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)總(zong)是(shi)(shi)起(qi)作用的(de)(de),只有偏差不(bu)存在時(shi),積分(fen)才會停止。
對于恒(heng)定(ding)的(de)偏差,調(diao)整(zheng)積(ji)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)用的(de)實(shi)質就是(shi)(shi)改變控制(zhi)器(qi)(qi)輸(shu)出的(de)變化速(su)率(lv)(lv),這個速(su)率(lv)(lv)是(shi)(shi)通過積(ji)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)用的(de)輸(shu)出等于比(bi)例作(zuo)用的(de)輸(shu)出所需的(de)段時(shi)問來(lai)衡量的(de)。積(ji)分(fen)(fen)(fen)時(shi)間(jian)小,表示積(ji)分(fen)(fen)(fen)速(su)度大(da),積(ji)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)用就強(qiang);反之,積(ji)分(fen)(fen)(fen)時(shi)問大(da),則積(ji)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)用就弱。如(ru)果積(ji)分(fen)(fen)(fen)時(shi)間(jian)無窮(qiong)大(da),表示沒有積(ji)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)用,控制(zhi)器(qi)(qi)就成為(wei)純比(bi)例控制(zhi)器(qi)(qi)。
實際上積(ji)分(fen)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)很少單使(shi)用(yong)(yong)(yong),通常與比例(li)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)起使(shi)用(yong)(yong)(yong),使(shi)其既具(ju)(ju)有把偏差放(fang)大(或縮小(xiao))的(de)(de)比例(li)作(zuo)用(yong)(yong)(yong),又具(ju)(ju)有將(jiang)偏差隨時(shi)間累積(ji)的(de)(de)積(ji)分(fen)作(zuo)用(yong)(yong)(yong),且其作(zuo)用(yong)(yong)(yong)方向是(shi)致的(de)(de)。這時(shi)控制(zhi)器的(de)(de)輸出(chu)為:△P=Ke+△Pi,式(shi)中△P為控制(zhi)器輸出(chu)值的(de)(de)變化;Ke為比例(li)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)引起的(de)(de)輸出(chu);△Pi為積(ji)分(fen)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)引起的(de)(de)輸出(chu)。
微分作(zuo)用
微分(fen)作用(yong)(yong)(yong)主(zhu)要是用(yong)(yong)(yong)來克服被控對象(xiang)的(de)滯后(hou),常用(yong)(yong)(yong)于溫度控制(zhi)系統。除采用(yong)(yong)(yong)微分(fen)作用(yong)(yong)(yong)外,在使用(yong)(yong)(yong)控制(zhi)系統時要注意測(ce)量傳送的(de)滯后(hou)問(wen)題,如溫度測(ce)量元件的(de)選擇和安裝(zhuang)位置等。
在常規PID控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)中(zhong),微(wei)(wei)分(fen)(fen)(fen)作用(yong)(yong)的(de)(de)輸出變(bian)化(hua)(hua)(hua)與微(wei)(wei)分(fen)(fen)(fen)時(shi)間和偏差(cha)(cha)變(bian)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)速度成比(bi)例,而與偏差(cha)(cha)的(de)(de)大(da)小無關,偏差(cha)(cha)變(bian)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)速度越(yue)大(da),微(wei)(wei)分(fen)(fen)(fen)時(shi)間越(yue)長(chang),則微(wei)(wei)分(fen)(fen)(fen)作用(yong)(yong)的(de)(de)輸出變(bian)化(hua)(hua)(hua)越(yue)大(da)。但如果(guo)微(wei)(wei)分(fen)(fen)(fen)作用(yong)(yong)過強,則可(ke)能由于變(bian)化(hua)(hua)(hua)太快而由其自身引(yin)起振(zhen)蕩,使控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)輸出中(zhong)產生明顯的(de)(de)“尖峰”或“突跳”。為了避免這擾動(dong),在PID調(diao)節器(qi)和DCS中(zhong)可(ke)使用(yong)(yong)微(wei)(wei)分(fen)(fen)(fen)先行PID運(yun)算規律,即(ji)只對測量值(zhi)PV進(jin)行微(wei)(wei)分(fen)(fen)(fen),當人工改(gai)(gai)變(bian)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)的(de)(de)給定值(zhi)SP時(shi),不會(hui)造成控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)輸出的(de)(de)突變(bian),避免了改(gai)(gai)變(bian)SP的(de)(de)瞬間給控(kong)制(zhi)(zhi)系統帶(dai)來(lai)的(de)(de)擾動(dong)。如TDC-3000,則在常規PID算法中(zhong)增加個軟開關,組態時(shi)供用(yong)(yong)戶(hu)選(xuan)擇控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)對偏差(cha)(cha)、還是測量值(zhi)進(jin)行微(wei)(wei)分(fen)(fen)(fen)。
當輸入階躍信號后,微(wei)分(fen)器開始輸出(chu)的(de)變(bian)(bian)化值(zhi)與微(wei)分(fen)作用消(xiao)失后的(de)輸出(chu)變(bian)(bian)化的(de)比值(zhi)就是(shi)微(wei)分(fen)放大倍(bei)數Kd,即微(wei)分(fen)增益,微(wei)分(fen)増益的(de)單(dan)位是(shi)時間,設置(zhi)微(wei)分時間(或者微(wei)分增益(yi))為零會取消微(wei)分的(de)功(gong)能。
為便于記住比例、積(ji)分、微(wei)分三個作用,抄錄三個順口(kou)溜(liu)供大家參考。
比例(li)作用(yong)順(shun)口溜
比例調節器,像個放大器;
個偏差來,放大送出去;
放大是多少(shao),旋(xuan)鈕看仔細;
比例度旋大,放大倍(bei)數(shu)低。
積(ji)分作用順(shun)口(kou)溜
重定調節(jie)器,累積有本;
只(zhi)要偏差在,累積不停止;
累積快與慢,旋鈕看仔細;
積(ji)分時間長,累(lei)積(ji)速度低。
微分作用(yong)順口溜
說起(qi)微(wei)分(fen)器,點不神秘;
階(jie)躍(yue)輸入來,輸出跳上(shang)去;
下降快與慢,旋鈕看仔細;
微分時(shi)間長,下(xia)降就慢些。
PID控制中P、I、D參數的作用是什么?
更新時間:2020-01-08 點擊次數:4381次
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