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如何理解pid控制原理

圖文 更新时间:2025-06-16 08:28:55

PID控制器(比例-積分-微分控制器)是一個在工業控制應用中常見的反饋回路部件,由比例單元比例P(proportion)、積分單元I(integration)和微分單元D(differentiation)組成。PID控制器作為最早實用化的控制器已有近百年曆史,現在仍然是應用最廣泛的工業控制器。PID控制器簡單易懂,使用中不需精确的系統模型等先決條件,因而成為應用最為廣泛的控制器。

如何理解pid控制原理(PID控制的原理及常用口訣總結)1

1.PID常用口訣:

參數整定找最佳,從小到大順序查,先是比例後積分,最後再把微分加,曲線振蕩很頻繁,比例度盤要放大,曲線漂浮繞大灣,比例度盤往小扳,曲線偏離回複慢,積分時間往下降,曲線波動周期長,積分時間再加長,曲線振蕩頻率快,先把微分降下來,動差大來波動慢,微分時間應加長,理想曲線兩個波,前高後低4比1,一看二調多分析,調節質量不會低

2.PID控制器參數的工程整定,各種調節系統中P.I.D參數經驗數據以下可參照:

溫度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s

壓力P: P=30~70%,T=24~180s,

液位L: P=20~80%,T=60~300s,

流量L: P=40~100%,T=6~60s。

3.PID控制的原理和特點

在工程實際中,應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制,簡稱PID控制,又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年曆史,它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握,或得不到精确的數學模型時,控制理論的其它技術難以采用時,系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來确定,這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象,或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時,最适合用PID控制技術。PID控制,實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。

比例(P)控制

比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信号成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩态誤差(Steady-state error)。

積分(I)控制

在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信号的積分成正比關系。對一個自動控制系統,如果在進入穩态後存在穩态誤差,則稱這個控制系統是有穩态誤差的或簡稱有差系統(System with Steady-state Error)。為了消除穩态誤差,在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分,随着時間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積分項也會随着時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩态誤差進一步減小,直到等于零。因此,比例 積分(PI)控制器,可以使系統在進入穩态後無穩态誤差。

微分(D)控制

在微分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信号的微分(即誤差的變化率)成正比關系。 自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由于存在有較大慣性組件(環節)或有滞後(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落後于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。這就是說,在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是“微分項”,它能預測誤差變化的趨勢,這樣,具有比例 微分的控制器,就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滞後的被控對象,比例 微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動态特性。

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