什么是PID控制?其主要用途是什么?_什么是PID控制

PID控制中有三个参数:P、I、d,只有了解这三个参数的意义和作用,才能调整控制器的PID参数,使控制器达到最佳的控制效果。精通PID参数整定和自动控制系统切换,代表了工程技术人员的自动化技能水平,但很多人并没有真正掌握PID控制和PID参数整定。

本文介绍了PID控制中P、I、D参数的作用。

比例控制器实际上是一个放大倍数可调的放大器,即P=Kpe,其中Kp为比例增益,即Kp可以大于1,也可以小于1;e是控制器的输入,即测量值与给定值之差,也称为偏差。

需要注意的是,对于大多数模拟控制器来说,比例增益Kp不是作为标度,而是作为标度,即=1/Kc100%。也就是说,比例带与控制器放大倍数的倒数成正比;控制器的比例带越小,其放大倍数越大,偏差放大能力越大,反之亦然。

知道了上面的关系,就可以知道比例带越大,控制器的放大倍数越小,被控参数的曲线越平滑;比例带越小,控制器的放大倍数越大,被控参数的曲线波动越大。

比例控制有一个缺点,就是会产生残差。为了克服残差,有必要引入积分函数。

设定积分函数控制器的积分函数以消除自动控制系统的残余误差。所谓积分就是随时间累加,即当有偏差输入e时,积分控制器会对偏差随时间累加,即积分累加的速度与偏差e的大小和积分速度成正比。只要有偏差e,积分控制器的输出就会发生变化,也就是说,积分总是起作用的,只有没有偏差时积分才会停止。

对于一个常值偏差,调节积分作用的实质是改变控制器输出的变化率,以积分作用的输出等于比例作用的输出所需的时间来衡量。整合时间短意味着整合速度快,整合效果强;另一方面,如果整合时间较长,整合效果会较弱。如果积分时间无限大,说明没有积分,控制器就变成了纯比例控制器。

其实积分函数很少单独使用,通常是和比例函数一起使用,这样既有放大(或缩小)偏差的比例函数,又有随时间累积偏差的积分函数,作用方向是一致的。此时控制器的输出为:P=Ke Pi,其中P为控制器输出值的变化量;Ke是比例作用引起的输出;Pi是积分引起的输出。

微分作用微分作用主要用于克服被控对象的滞后性,常用于温度控制系统。除差动动作外,使用控制系统时还应注意测量传输的滞后性,如测温元件的选择和安装位置。

在常规PID控制器中,微分动作的输出变化与微分时间和偏差变化的速度成正比,而与偏差的大小无关。偏差变化速度越大,差动时间越长,差动动作的输出变化越大。但如果微分作用太强,可能会因为变化太快而引起自身振荡,使控制器的输出出现明显的“尖峰”或“突跳”。为了避免这种干扰,PID调节器和DCS中可以采用微分先行PID运算法则,即只对测量值PV进行微分。手动改变控制器给定值SP时,不会引起控制器输出的突变,避免了改变SP瞬间给控制系统带来的扰动。如TDC-3000,在常规PID算法中增加了一个软开关,允许用户选择控制器是否区分de

为了记住比例、积分、微分三个函数,特意抄了三首顺口溜供大家参考。

比例叮当声

比例状态节能器,像放大器;

一个偏差来了,放大了,发出去了;

放大倍数是多少?仔细看旋钮。

比例带自旋大,放大倍数低。

整体动作叮当声

重置调节器,积累技能;

只要偏差存在,积累就不会停止;

积快积慢,仔细看旋钮;

积分时间长,积累速度慢。

差动叮当声

说起差异化,一点也不神秘;

步进输入,输出跳转;

忽快忽慢,仔细观察旋钮;

分化时间越长,下降越慢。

关于复位调节器的注意事项:复位就是复位,因为控制器中的积分功能就是完成复位工作。以前,比例积分控制器被称为复位调节器。