PID控制器理論了解嗎?如何選擇合適、稱心的PID控制器?

在這篇文章中，小編將對(duì)控制器" target="_blank">PID控制器的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進(jìn)對(duì)PID控制器的了解程度，和小編一起來(lái)閱讀以下內(nèi)容吧。

一、PID控制器理論

PID控制器可以用來(lái)控制任何可以被測(cè)量的并且可以被控制的變量。比如，它可以用來(lái)控制溫度，壓強(qiáng)，流量，化學(xué)成分，速度等等。汽車上的巡航定速功能就是一個(gè)例子。

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(shí)際上這些加法運(yùn)算大部分變成了減法運(yùn)算因?yàn)楸患訑?shù)總是負(fù)值。這三種算法是：

比例- 來(lái)控制當(dāng)前，誤差值和一個(gè)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(shí)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(shuō)，一個(gè)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(shí)候會(huì)輸出100%，在15°C的時(shí)候會(huì)輸出50%，在19°C的時(shí)候輸出10%，注意在誤差是0的時(shí)候，控制器的輸出也是0。

積分 - 來(lái)控制過(guò)去，誤差值是過(guò)去一段時(shí)間的誤差和，然后乘以一個(gè)負(fù)常數(shù)I，然后和預(yù)定值相加。I從過(guò)去的平均誤差值來(lái)找到系統(tǒng)的輸出結(jié)果和預(yù)定值的平均誤差。一個(gè)簡(jiǎn)單的比例系統(tǒng)會(huì)振蕩，會(huì)在預(yù)定值的附近來(lái)回變化，因?yàn)橄到y(tǒng)無(wú)法消除多余的糾正。通過(guò)加上一個(gè)負(fù)的平均誤差比例值，平均的系統(tǒng)誤差值就會(huì)總是減少。所以，最終這個(gè)PID回路系統(tǒng)會(huì)在預(yù)定值定下來(lái)。

微分 - 來(lái)控制將來(lái)，計(jì)算誤差的一階導(dǎo)，并和一個(gè)負(fù)常數(shù)D相乘，最后和預(yù)定值相加。這個(gè)導(dǎo)數(shù)的控制會(huì)對(duì)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(duì)輸出結(jié)果作出更快速的反應(yīng)。這個(gè)D參數(shù)也是PID被稱為可預(yù)測(cè)的控制器的原因。D參數(shù)對(duì)減少控制器短期的改變很有幫助。一些實(shí)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(lái)講，一個(gè)PID控制器可以被稱作一個(gè)在頻域系統(tǒng)的濾波器。這一點(diǎn)在計(jì)算它是否會(huì)最終達(dá)到穩(wěn)定結(jié)果時(shí)很有用。如果數(shù)值挑選不當(dāng)，控制系統(tǒng)的輸入值會(huì)反復(fù)振蕩，這導(dǎo)致系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到預(yù)設(shè)值。

二、如何選擇PID控制器

通過(guò)上面的介紹，想必大家對(duì)PID控制器的理論已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)。在這部分，我們主要來(lái)了解一下如何選擇一款合適的PID運(yùn)動(dòng)控制器。

PID控制器選型應(yīng)根據(jù)控制對(duì)象特性及生產(chǎn)過(guò)程對(duì)控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行，PID控制器選型基本原則如下：

①當(dāng)對(duì)象和測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)T較大，容量遲延大，純滯后r很小，微分控制是首選。工藝要求較高時(shí)，應(yīng)選用PID控制器或PD控制器。工藝要求不高時(shí)，可選用P控制器。(注：前面的說(shuō)法是為了讓大家明白PID控制特性，現(xiàn)在的的PID控制器同時(shí)具有P、I、D三個(gè)功能，并沒(méi)有PI控制器或P控制器出售)

②當(dāng)對(duì)象和測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)T較小，純滯后t較大，用微分控制不一定有作用。

③當(dāng)對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T較小，系統(tǒng)負(fù)荷變化較大時(shí)，為了消除干擾引起的余差，應(yīng)選用PI控制器，如流量控制系統(tǒng)。

④當(dāng)對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T較小，而負(fù)荷變化很快，這時(shí)用了微分控制和積分控制都容易引起振蕩，對(duì)控制質(zhì)量影響很大。如果對(duì)象的時(shí)間常數(shù)很小，采用反微分作用可能會(huì)有較好的效果。

⑤當(dāng)對(duì)象的純滯后t很大，負(fù)荷變化也很大，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)可能無(wú)法滿足要求，只能采用復(fù)雜控制系統(tǒng)，如串級(jí)控制來(lái)滿足工藝生產(chǎn)的要求。

以上所有內(nèi)容便是小編此次為大家?guī)?lái)的有關(guān)PID控制器的所有介紹，如果你想了解更多有關(guān)PID控制器的內(nèi)容，不妨在我們網(wǎng)站或者百度、google進(jìn)行探索哦。