PID算法-增量(详细)VIP免费

PID在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后＋纯滞后”与“二阶滞后＋纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。PIDPID是比例、积分、微分的缩写，将偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称PID控制器。PID算法控制原理±ÈÀý»ý·Ö΢·Ö±»¿Ø¶ÔÏór(t)++-e(t)++u(t)y(t)PID调节器的优点PID调节器之所以经久不衰，主要有以下优点。1.技术成熟2.易被人们熟悉和掌握3.不需要建立数学模型4.控制效果好PID调节器的类型1.比例调节器2.比例积分调节器3.比例微分调节器4.比例积分微分调节器1.比例调节器比例调节器方程为：y=KPe(t)（1）式中：y为调节器输出；Kp为比例系数；e(t)为调节器输入偏差。由上式可以看出，调节器的输出与输入偏差成正比。因此，只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点。比例调节器的特性曲线，如图1所示。比例调节器图1阶跃响应特性曲线e(t)y00ttKPe(t)2.积分调节器所谓积分作用是指调节器的输出与输入偏差的积分成比例的作用。积分方程为：(2)式中：TI是积分时间常数，它表示积分速度的大小，TI越大，积分速度越慢，积分作用越弱。积分作用的响应特性曲线，如图2所示。积分调节器图2积分作用响应曲线e(t)y00tt比例积分调节器若将比例和积分两种作用结合起来，就构成PI调节器，调节规律为：(3)PI调节器的输出特性曲线如图3所示比例积分调节器图3PI调节器的输出特性曲线e(t)y00tty1=KPe(t)K1KPe(t)y23.比例微分调节器微分调节器的微分方程为：(4)微分作用响应曲线如图4所示。比例微分调节器PD调节器的阶跃响应曲线如图5所示。4.比例积分微分调节器为了进一步改善调节品质，往往把比例、积分、微分三种作用组合起来，形成PID调节器。理想的PID微分方程为：比例积分微分调节器图6PID调节器对阶跃响应特性曲线e(t)y00tt∞KPe(t)KPK1e(t)KPKDe(t)PID参数选定规则整定参数寻最佳,从小到大逐步查;先调比例后积分,微分作用最后加;曲线震荡很频繁,比例刻度要放大;曲线漂浮波动大,比例刻度要拉小;曲线偏离回复慢,积分时间往小降;曲线波动周期长,积分时间要加长;曲线震荡动作繁,微分时间要加长.模拟PID控制原理模拟PID控制系统原理图如下图所示。该系统由模拟PID控制器和被控对象组成。图中，r（t）是给定值，y（t）是系统的实际输出值，给定值与实际输出值构成控制偏差e（t），有e（t）=r（t）－y（t）e（t）作为PID控制器的输入，u（t）作为PID控制器的输出和被控对象的输入。±ÈÀý»ý·Ö΢·Ö±»¿Ø¶ÔÏór(t)++-e(t)++u(t)y(t)所以模拟PID控制器的控制规律为：其中：u(t)——调节器的输出信号；e(t)——调节器的偏差信号，它等于给定值与测量值之差KP——比例系数TI——积分时间TD——微分时间u0——控制常量KP/TI——积分系数KP/TD——微分系数otDIpudttdeTdtteTteKtu)()(1)()(0比例环节的作用是对偏差瞬间做出快速反应。偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，使控制量向减少偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数KP，KP越大，控制越强，但过大的KP会导致系统震荡，破坏系统的稳定性。积分环节的作用是把偏差的积累作为输出。在控制过程中，只要有偏差存在，积分环节的输出就会不断增大。直到偏差e（t）=0，输出的u（t）才可能维持在某一常量，使系统在给定值r（t）不变的条件下趋于稳态。积分环节的调节作用虽然会消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。积分常数TI越大，积分的积累作用越弱。增大积分常数TI会减慢静态误差的消除过程，但...