PID控制zz.doc

比例控制（P） ??? PID控制算法中的第一项为比例控制。其控制量和偏差信号成比例关系，如图2所示。增大比例系数KP，可以使系统的响应速度加快、误差减少；但KP太大会使系统产生振荡。 积分控制（I）??? PID控制算法中的第二项为积分控制。其控制量的输出和偏差信号的积分成正比关系，如图3所示。只要有偏差信号存在，其输出量就会增加，直到偏差为零。所以，积分控制可以有效的消除系统的稳态误差。积分系数KI越大，消除误差的速度越快；但KI过大，系统会振荡。 微分控制（D）??? PID控制算法中的第三项为微分控制。其控制量的输出和偏差信号的微分成正比关系，如图4所示。当偏差信号有变化时，微分控制就有输出，也就是说它是按偏差信号的变化趋势进行控制，使系统误差消除在萌芽状态中。所以，增加微分系数KD可以有效的减小系统的超调，消除振荡现象，提高系统的稳定性，即增加系统的阻尼作用。 ??? 为了更具体地了解PID控制器的作用，下面给出了一个PID控制器仿真结果。仿真系统框图如图5所示。??? 图6是该系统在没有加入PID控制器时对单位阶跃信号的响应曲线。蓝色曲线是阶跃信号，红色曲线是系统响应曲线。显然，系统有较大的稳态误差。??? 图7是该系统增加了P（比例）控制器，KP=5。显然，系统误差减小、响应速度提高；但有一点超调，稳态误差仍然存在。??? 图8是该系统增加了PI（比例积分）控制器，KP=5、KI=160。显然，稳态误差降为零，但超调量没变化。??? 图9是该系统增加了PID控制器，KP=5、KI=160、KD=0.02。显然，系统阻尼增加，超调量为零，系统响应速度也有所提高。??? 比较图6和图9，该系统在PID控制器的作用下，系统误差、响应速度有了明显提高，系统稳定性没有影响。 6月10日 PID控制zz 1. PID调试步骤 没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的妈。 为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？ 因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。 由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤： 1．负反馈 自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。 2．PID调试一般原则 a.在输出不振荡时，增大比例增益P。 b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。 c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。 3．一般步骤 a.确定比例增益P 确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。 b.确定积分时间常数Ti 比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。 c.确定积分时间常数Td 积分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定 P和Ti的方法相同，取不振荡时的30%。 d.系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求。 2.PID控制简介 当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I