PID控制器基于哪些理論實現(xiàn)?這些優(yōu)點造就了PID控制器!!

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)?a href="/tags/PID控制器" target="_blank">PID控制器理論、優(yōu)點的有關(guān)報道，通過閱讀這篇文章，大家可以對PID控制器具備清晰的認(rèn)識，主要內(nèi)容如下。

一、PID控制器理論

PID是以它的三種糾正算法而命名的。這三種算法都是用加法調(diào)整被控制的數(shù)值。而實際上這些加法運算大部分變成了減法運算因為被加數(shù)總是負(fù)值。這三種算法是：

比例- 來控制當(dāng)前，誤差值和一個負(fù)常數(shù)P(表示比例)相乘，然后和預(yù)定的值相加。P只是在控制器的輸出和系統(tǒng)的誤差成比例的時候成立。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系。比如說，一個電熱器的控制器的比例尺范圍是10°C，它的預(yù)定值是20°C。那么它在10°C的時候會輸出100%，在15°C的時候會輸出50%，在19°C的時候輸出10%，注意在誤差是0的時候，控制器的輸出也是0。

積分 - 來控制過去，誤差值是過去一段時間的誤差和，然后乘以一個負(fù)常數(shù)I，然后和預(yù)定值相加。I從過去的平均誤差值來找到系統(tǒng)的輸出結(jié)果和預(yù)定值的平均誤差。一個簡單的比例系統(tǒng)會振蕩，會在預(yù)定值的附近來回變化，因為系統(tǒng)無法消除多余的糾正。通過加上一個負(fù)的平均誤差比例值，平均的系統(tǒng)誤差值就會總是減少。所以，最終這個PID回路系統(tǒng)會在預(yù)定值定下來。

微分 - 來控制將來，計算誤差的一階導(dǎo)，并和一個負(fù)常數(shù)D相乘，最后和預(yù)定值相加。這個導(dǎo)數(shù)的控制會對系統(tǒng)的改變作出反應(yīng)。導(dǎo)數(shù)的結(jié)果越大，那么控制系統(tǒng)就對輸出結(jié)果作出更快速的反應(yīng)。這個D參數(shù)也是PID被稱為可預(yù)測的控制器的原因。D參數(shù)對減少控制器短期的改變很有幫助。一些實際中的速度緩慢的系統(tǒng)可以不需要D參數(shù)。用更專業(yè)的話來講，一個PID控制器可以被稱作一個在頻域系統(tǒng)的濾波器。這一點在計算它是否會最終達(dá)到穩(wěn)定結(jié)果時很有用。如果數(shù)值挑選不當(dāng)，控制系統(tǒng)的輸入值會反復(fù)振蕩，這導(dǎo)致系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)無法達(dá)到預(yù)設(shè)值。

二、PID控制器優(yōu)點

PID控制器成為應(yīng)用最廣泛的控制器，它具有以下優(yōu)點：

1)PID算法蘊涵了動態(tài)控制過程中過去、現(xiàn)在、將來的主要信息，而且其配置幾乎最優(yōu)。其中，比例(P)代表了當(dāng)前的信息，起糾正偏差的作用，使過程反應(yīng)迅速。微分(D)在信號變化時有超前控制作用，代表將來的信息。在過程開始時強迫過程進(jìn)行，過程結(jié)束時減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過渡過程。積分(I)代表了過去積累的信息，它能消除靜差，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性。此3種作用配合得當(dāng)，可使動態(tài)過程快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，得到良好的效果。

2)PID控制適應(yīng)性好，有較強的魯棒性，對各種工業(yè)場合，都可在不同的程度上應(yīng)用。特別適于“一階慣性環(huán)節(jié)+純滯后”和“二階慣性環(huán)節(jié)+純滯后”的過程控制對象。

3)PID算法簡單明了，各個控制參數(shù)相對較為獨立，參數(shù)的選定較為簡單，形成了完整的設(shè)計和參數(shù)調(diào)整方法，很容易為工程技術(shù)人員所掌握。

4)PID控制根據(jù)不同的要求，針對自身的缺陷進(jìn)行了不少改進(jìn)，形成了一系列改進(jìn)的PID算法。例如，為了克服微分帶來的高頻干擾的濾波PID控制;為克服大偏差時出現(xiàn)飽和超調(diào)的PID積分分離控制;為補償控制對象非線性因素的可變增益PID控制等。這些改進(jìn)算法在一些應(yīng)用場合取得了很好的效果。同時當(dāng)今智能控制理論的發(fā)展，又形成了許多智能PID控制方法。

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