• 自動控制網移動版

    自動控制網 > 基礎知識 > 過程控制 >

    PID參數的意義和作用指標分析

    ①比例定義與作用
    在實際控制中,輸出的大小與誤差的大小成正比關系,當誤差占整體量程的百分比達到P值時,比例作用的輸出為100%,這時的P就定義為比例帶參數。

    ②比例控制
    在實際工作中,有經驗的師傅在手動控制加熱爐的爐溫時,往往可以獲得非常好的控制效果,PID控制與人工控制在方法原理上基本相同。例如,操作人員用比例控制的思維進行手動控制電加熱爐的爐溫,操作人員事先知道爐溫穩定在給定值時,控制電位器所處的位置角度(我們將它稱為位置S),并且會根據當時的溫度誤差值去調整電位器的旋轉角度,從而控制加熱電流強度。當爐溫小于給定值時,此時誤差為正,可在電位器位置S的基礎上適當的增大電位器的旋轉角度,以增大加熱的電流。當爐溫大于給定值時,誤差為負,在位置S的基礎上適當減小電位器的旋轉角度,并使得角度與位置S的差值和誤差成正比,上述控制思路就是所說比例控制。增大比例系數可以使控制系統反應特別靈敏,調節速度加快,減小穩態時的誤差。但是比例調整得過大會造成超調量增大,造成振蕩頻次增加,調整時間延長,系統動態性能變壞。

    ③積分定義與作用
    在對某一恒定的誤差進行積分,令其積分“I”秒后,其積分輸出與比例作用相同,這I就定義為積分時間。
    在實際控制中,只要有誤差的存在,就會對誤差進行積分,使得控制輸出繼續增大或減小,直到誤差為零時,積分作用才停止,輸出不再變化。系統的PV值保持穩定,當PV值等于SP值時,表示達到了所需的控制效果。

    但由于實際的控制系統不能隨著輸出值立即跟隨發生變化,在輸出變化后,PV值不會馬上跟隨變化,要等待一些時間才逐步發生變化,因此積分變化速度的快慢必須與實際系統的慣性相匹配,慣性越大、積分作用就應該弱些,積分時間I就應該大些,反之亦然。如果積分作用太強,積分輸出變化過快,就會發生積分超調而引起振蕩。

    ④積分控制
    PID調節器中的積分對應于下圖1中誤差曲線與坐標軸包圍的面積(圖中灰色部分)。PID控制程序是周期性進行的,其周期稱為采樣周期。計算機的程序用圖1中各矩形面積之和來近似的積分,圖中的TS就是采樣周期。
    PID調節器積分運算示意圖
    圖1   PID調節器積分運算示意圖

    調節器在每次PID運算時,在原有的積分值基礎上,會增加一個與當前的誤差值ev(n)成正比的微小部分。誤差為負值時,積分的增量為負值。
    而當人們在手動調節溫度時,積分控制相當于根據當時的誤差值,反復地微調電位器的旋轉角度,每次電位器調節的角度值與當時的誤差值成正比關系。溫度低于設定值時誤差為正值,積分增大,使加熱電流逐漸增大。因此只要誤差不為零,調節器的輸出就會在積分作用下不斷變化。一直要到系統處于穩定狀態,這時誤差恒為零,比例部分和微分部分均為零時,積分部分才不再發生變化,并且剛好等于穩態時所需要的控制器輸出值,由此等同于溫度控制系統中電位器轉角的位置S。

    ⑤D微分定義與作用
    D是微分作用的持續時間,表示從微分作用產生時刻起到微分作用減小到零(接近零)時為止,系統所用的時間。
    微分作用是在產生誤差之前,預先發現有產生誤差的趨勢時就開始調節,是提前控制,可以最大限度地減少動態誤差,使系統控制效果更好。但是微分作用只能作為比例和積分控制的一種補充作用不能起到主導作用。微分作用也不能太強,太強也會引起系統的不穩定而產生振蕩,微分只能在P和I調好后逐步再由小往大調整,一點一點的加上去。
    本文已影響
    最近關注
    猜你喜歡
    幸运快3官网