PID是比例積分調(diào)節(jié)，詳情可以參考自動控制課程！溫度控制中的積極作用和反應(yīng)是采取積極行動時加熱，采取消極行動時冷卻。 PID控制簡介目前，工業(yè)自動化水平已經(jīng)成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志 同時，控制理論的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論。 智能控制的典型例子是模糊全自動洗衣機(jī)等。 自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、發(fā)射器、致動器、輸入和輸出接口 控制器的輸出通過輸出接口和執(zhí)行機(jī)構(gòu)添加到受控系統(tǒng)中；控制系統(tǒng)的受控量通過傳感器和變送器通過輸入接口發(fā)送到控制器。 不同的控制系統(tǒng)有不同的傳感器、變送器和執(zhí)行器。 例如，壓力傳感器應(yīng)該用在壓力控制系統(tǒng)中。 電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。 目前，已有許多PID控制器及其控制器或智能PID控制器(儀表)，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于工程實踐中。有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品。各大都開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的內(nèi)聯(lián)調(diào)節(jié)器，通過智能調(diào)節(jié)或自校正、自適應(yīng)算法實現(xiàn)了PID控制器參數(shù)的自動調(diào)節(jié) 有壓力控制器、溫度控制器、流量控制器和液位控制器，可編程控制器可實現(xiàn)PID控制功能，PC機(jī)系統(tǒng)可實現(xiàn)PID控制等 可編程控制器(PLC)利用其閉環(huán)控制模塊實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與控制網(wǎng)(ControlNet)相連，如羅克韋爾的PLC-5等。 還有可以實現(xiàn)PID控制功能的控制器，如羅克韋爾的羅吉斯產(chǎn)品系列(Logix product series)，可以直接連接到控制網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。 1.開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)是指受控對象(受控量)的輸出對控制器的輸出沒有影響 在這種控制系統(tǒng)中，受控量不會被送回以形成任何閉環(huán)。 2.閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的特征在于，系統(tǒng)的受控對象的輸出(受控量)將被送回以影響控制器的輸出，從而形成一個或多個閉環(huán) 閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋。如果反饋信號與給定信號相反，則稱為負(fù)反饋。如果極性相同，就叫做正反饋。一般來說，閉環(huán)控制系統(tǒng)采用負(fù)反饋，也稱為負(fù)反饋控制系統(tǒng)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)有許多例子。 例如，人是一個帶有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛是一個作為反饋的傳感器。人體系統(tǒng)在不斷糾正醉后可以做出各種正確的動作。 如果沒有眼睛，就沒有反饋回路，它將成為一個開環(huán)控制系統(tǒng)。 例如，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機(jī)能夠連續(xù)檢查衣物是否被洗滌，并在洗滌后自動切斷電源時，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 3.階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)是指向系統(tǒng)添加階躍函數(shù)時系統(tǒng)的輸出 穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的預(yù)期輸出和實際輸出之間的差值。 控制系統(tǒng)的性能可以用三個詞來描述:穩(wěn)定、準(zhǔn)確和快速。 穩(wěn)定性是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了正常工作，系統(tǒng)必須首先穩(wěn)定，并且在階躍響應(yīng)方面應(yīng)該收斂。它是指控制系統(tǒng)的精度和控制精度。通常用穩(wěn)態(tài)誤差來描述，它表示系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)值和期望值之間的差異?？焖僦傅氖强刂葡到y(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時間來定量描述。 4.PID控制的原理和特點在工程實踐中，zui被廣泛用作比例、積分和微分控制的調(diào)節(jié)器控制律，稱為PID控制，也稱為PID控制 PID控制器已經(jīng)發(fā)展了近70年。它結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、運行可靠、調(diào)節(jié)方便，已成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)無法完全掌握或無法獲得數(shù)學(xué)模型，以及控制理論的其他技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須通過經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這樣便于應(yīng)用PID控制技術(shù)zui 也就是說，當(dāng)我們不完全了解系統(tǒng)和被控對象，或者不能通過有效的測量方法獲得系統(tǒng)參數(shù)時，zui適用于PID控制技術(shù) PID控制，實際上也有PI和PD控制。 PID控制器基于系統(tǒng)誤差，采用比例、積分和微分計算來控制控制量 比例控制比例控制是一種簡單的嘴控制方法 其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例。 當(dāng)只有比例控制時，系統(tǒng)輸出有穩(wěn)態(tài)誤差。 積分控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成比例 對于自動控制系統(tǒng)，如果進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)誤差，則該控制系統(tǒng)被稱為穩(wěn)定狀態(tài)誤差系統(tǒng)(System StATeStATeError)，或者簡稱為有穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)。 為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，& ldquo必須引入控制器。積分項。 積分項的誤差取決于時間的積分，積分項會隨著時間的增加而增加。 這樣，即使誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而增加，這推動控制器的輸出增加，以進(jìn)一步減小穩(wěn)態(tài)誤差，直到它等于零。 因此，比例積分控制器可以使系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后沒有穩(wěn)態(tài)誤差。 微分控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成比例 自動控制系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中可能會振蕩甚至失去穩(wěn)定性，以克服誤差。 其原因是存在大慣性分量(鏈路)或延遲分量，它們具有抑制誤差的功能，并且它們的變化總是落后于誤差的變化。 解決辦法是改變誤差抑制的效果。進(jìn)步與現(xiàn)狀。也就是說，當(dāng)誤差接近零時，抑制誤差的效果應(yīng)該為零。 也就是說，只有& ldquo比例與現(xiàn)狀。這個項通常是不夠的，比例項的作用只是放大誤差的幅度，目前需要增加的是& ldquo微分項。，它可以預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器可以使誤差抑制的控制效果提前等于零甚至負(fù)，從而避免被控量的嚴(yán)重過沖 因此，對于大慣性或大滯后的被控對象，比例微分控制器可以改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。 5.PID控制器參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容 根據(jù)被控過程的特點，確定了PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間 PID控制器參數(shù)的整定方法有很多，可以歸納為兩類:一類是理論計算整定法 它主要基于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過理論計算確定控制器參數(shù)。 用這種方法得到的計算數(shù)據(jù)可能不能直接使用，但必須通過工程實踐進(jìn)行調(diào)整和修改。 二是工程設(shè)置方法，主要依靠工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的測試中進(jìn)行。該方法簡單易行，在工程實踐中得到廣泛應(yīng)用。 PID控制器參數(shù)的工程整定方法主要包括臨界比例法、響應(yīng)曲線法和衰減法。 這三種方法各有特點，它們的共同點是通過測試，然后根據(jù)工程經(jīng)驗公式調(diào)整控制器參數(shù)。 然而，無論采用哪種方法獲得控制器參數(shù)，在實際運行中都需要進(jìn)行zui后調(diào)整和改進(jìn)。 目前普遍采用臨界比例法。 該方法對PID控制器參數(shù)的整定步驟如下:(1)首先，預(yù)先選擇足夠短的采樣周期，使系統(tǒng)能夠工作；(2)只增加比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，并記錄此時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制程度下，用公式計算PID控制器參數(shù) PID參數(shù)設(shè)置:指對經(jīng)驗和過程的熟悉程度，跟蹤測量值和設(shè)置值曲線，從而調(diào)整PID控制器參數(shù)的工程設(shè)置大小。各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的差壓參數(shù)的以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)可以參考:溫度τ:ρ= 20-60%，τ= 180-600秒，壓強(qiáng)τ:ρ= 30-70%，τ= 24-180秒，液位τ:ρ= 20-80%，τ= 60-300秒，流量τ:ρ= 40-100%，τ= 6-60秒 書中常用的公式是:找祖伊加進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。首先檢查比例，然后從小到大進(jìn)行積分。然后加上微分和曲線，在zui之后頻繁振蕩。比例帶板需要放大曲線，以便在大灣周圍浮動。比例帶板需要慢慢回到小拉力曲線的偏差。集成時間需要長時間波動。集成時間需要再次延長。曲線的振蕩頻率很快。首先，降低壓差，動態(tài)壓差將緩慢波動 差分時間應(yīng)延長理想曲線的兩個波，前高后低為4: 1，調(diào)整質(zhì)量不會低。這里有一個經(jīng)驗方法。 這種方法實際上是一種試錯法。這是生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的一種有效方法，已在該領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 該方法的基本程序是根據(jù)運行經(jīng)驗確定一組調(diào)節(jié)器參數(shù)，并使系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)運行，然后人為添加階躍擾動(如改變調(diào)節(jié)器給定值)，觀察調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)量或階躍響應(yīng)曲線。 如果控制質(zhì)量不令人滿意，調(diào)節(jié)器參數(shù)將根據(jù)每個設(shè)置參數(shù)對控制過程的影響而改變。 這個實驗一直重復(fù)到令人滿意為止。 經(jīng)驗方法簡單可靠，但需要一定的現(xiàn)場操作經(jīng)驗，時機(jī)容易主觀片面。 使用比例積分微分調(diào)節(jié)器時，整定參數(shù)多，試錯次數(shù)增加，很難獲得較優(yōu)整定參數(shù)。 以PID調(diào)節(jié)器為例，對經(jīng)驗方法的設(shè)定步驟進(jìn)行了詳細(xì)描述:(1)讓調(diào)節(jié)器參數(shù)積分系數(shù)S0=0，實際微分系數(shù)k=0，控制系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)運行，比例系數(shù)S1由小變大，擾動信號發(fā)生階躍變化，觀察控制過程，直到得到滿意的控制過程 ⑵以比例系數(shù)S1為電流值乘以0.83，將積分系數(shù)S0由小變大，同時使擾動信號發(fā)生階躍變化，直至獲得滿意的控制過程。 (3)積分系數(shù)S0保持不變，比例系數(shù)S1改變，并且觀察控制過程是否改善。如果有所改善，調(diào)整將繼續(xù)進(jìn)行，直到滿意為止。 否則，增加原比例系數(shù)S1，調(diào)整積分系數(shù)S0，以改善控制過程。 重復(fù)這種試錯，直到找到令人滿意的比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0。 (4)引入適當(dāng)?shù)膶嶋H微分系數(shù)k和實際微分時間TD，此時比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0可以適當(dāng)增加 像前面的步驟一樣，應(yīng)該反復(fù)調(diào)整差分時間的設(shè)置，直到控制過程令人滿意。 注:仿真系統(tǒng)中使用的PID調(diào)節(jié)器不同于傳統(tǒng)的工業(yè)PID調(diào)節(jié)器。每個參數(shù)相互隔離，不相互影響。因此，用它來遵守規(guī)則是非常方便的。 根據(jù)控制對象的慣性確定PID參數(shù) 例如，對于大慣性，在大干燥室內(nèi)的溫度控制，一般p可以在10以上，ⅰ= 3-10，D=1左右 小慣性，如:一個帶有水泵的小型電機(jī)，用于壓力閉環(huán)控制，一般只有PI控制 P=1-10，I=0.1-1，D=0，需要在現(xiàn)場調(diào)試期間進(jìn)行校正。 我提供一個增量式PID供您參考△u(k)= AE(k)-be(k-1)+ce(k-2)a = KP(1+t/Ti+Td/t)b = KP(1+2td/t)c = KPTd/TT采樣周期Td微分時間Ti積分時間您可以使用上述算法構(gòu)建自己的PID算法 鈾(鉀)=鈾(鉀-1)+△鈾(鉀)

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