温控表PID控制.ppt

* 利用这份资料,我们先忽略较难的理论,便于您可以马上理解内容应用于实际。 二位置控制（也称作ON-OFF控制），当实际值比设定值则为100 ％输出,即使稍微大也用0％输出来控制。 二位置控制 绿色为设定值(SV) 红色为实际值(PV) 蓝色为输出值(MV) 因输出只有ON和OFF,可以马上感受到PV曲线的波动起伏。 这个振幅和周期是依照负荷(设备)来决定。 若此控制方法在实际应用中效果好的话,那这个将是简易又价格实惠的产品。 0N OFF 比例控制(P) 由于二位置控制会产生波动。 为了让波动消失,设立比例带,可让比例控制达到稳定。 和设定值之间的差距越大,输出也会增大。 和设定值之间的差距(偏差)以及输出的大小因在比例关系值所以称为比例动作。 这个比例的范围就是比例带。 比例帯 比例带为极小值时也就是二位置控制。 在接近设定值之前,逐渐减小输出的方法。 比例控制(P) 比例带有分大小。 (右图) 知道比例带的最小状态是二位置控制。 越小则越接近二位置控制是波动的情况。 越大则接近设定值时的输出下降,朝稳定更好的方向迈进。 像这样的情况,比例带越大则能更加稳定。 但是产生off set（和设定值的差）。越大则off set也越大。 二位置P=0 P=10 P=20 P=40 P=80 大 中間 小 比例带范围从小→大的控制结果如下图所示。 Off set 积分控制( Ｉ ) 用比例控制可使控制更稳定,但是会产生off set。 自动修正这个现象就需要积分控制。 有偏差则输出为了因偏差量而做加算（高的情况就减算）。 偏差若为固定,做一定的加算(减算),输出会渐渐变大(变小)。 偏差消失则加减算也会渐渐消失,用在那之前的加减计算的输出值也停止。 發生偏差 加算出力 加算到偏差消失 由这个积分控制可了解到可以消除off set。 积分控制( Ｉ ) 积分动作是指和设定有差距,为让差距减少则在输出上做加减计算。 PV低则输出被增加、高则输出减少。 积分动作也分强度。 图①是强、 如果为强的情况、则能较快减少差距。 ②是弱。 ① ② 过强的话，PV会波动。 如果为若的情况、到设定的回复需要花些时间。 积分的强度是如何表示呢? 积分控制( Ｉ ) 积分的强度用时间表示。 前项中,针对偏差的输出变化,可用Ｉ的演算输出作了说明。 积分（I）产生偏差的话,和时间一起的输出被继续加算 。 实际上,偏差产生由比例(P)输出引起。 ｂ 加上P和I的数值即为实际输出。 由于偏差为固定,Ｐ的输出也固定。 直到成为和P的增加量相同的量为止的时间作为积分时间。 ａ ａ弱 时间长 时间短 ｂ强 积分强度由负荷（设备）决定。 需要设定适当的值。 微分控制( Ｄ ) 微分反应在PV的变化上。 变化慢、输出也小、 变化快(急)，输出也大。 没有变化则不输出。 急 緩的反應 急的反應 ｃ ｄ ｅ 下图 ａ-ｂ间因PV上没有变化所以也没有输出。 b-c间有向下变化,此外因之间的变化率相同,所以有某一定的输出。 ｃ-ｄ 间的PV上没有变化所以无输出。 PV ｄ-ｅ 间有向上变化。因之间的变化率相同,反方向有某一定的输出。 緩 ａ ｂ 微分控制( Ｄ ) 微分也有強度分別。 即使是相同的变化率，跟a相比 B的一方较强。 ａ ｂ 这个强度如何表示呢？ d 微分（Ｄ），因变化率是相同所以产生所以产生一定的输出。 和c相比，因d的时间长所以时间长的一方比较强。 因偏差是按照一定的比例做变化,依照Ｐ的输出也是以一定的比例增加。 实际上,偏差产生的话,就依照比例(P)而输出。 直到成为和D相同的输出量为止的时间,用强度表示。 Ｐ ｃ ＰＩＤ的效果概要 二位置控制 比例(P)控制 积分(P+I )控制 外乱 微分（P+I+D)控制 外乱 受到较大的波动 稳定了 但是产生 off set（和设定值的差距） Off set不见了 对外乱的应答很差 对外乱的应答良好 因PV上无倾斜所以没有变化 但上图为ＰＩＤ值各个最适应的情况。 ＰＩＤ中各个之间都有强弱差别 因此需要找出各个最适应的值。 上图（右图为缩小图）比例(P)、积分( I )、微分(D)的动作效果完全呈现出来。 弱则效果较不明显 强则相反的控制较差。 接下来,从PID的最适合值,继续看看在改变了各个强度时候所产生的效果吧! 比例带（Ｐ）的效果 →强（数值小） （数值大）弱← Over shoot大 输出在振动 Pv有微幅波动動 有一些Over shoot出现 几乎没有出现Over shoot 振动在持续并未停止 积分（ I ）的效果 →强（数值小） （数值大）弱← Over shoot非常大 收束非常慢 成为振动的状况 收束稍慢。 Over shoot出现 较快到达 微分（Ｄ）的效果 →强