PID的工作原理了解嗎?這些PID基本概念你是否都掌握了?

PID在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用，PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。為增進(jìn)大家對(duì)PID的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)PID的工作原理、PID的特點(diǎn)以及PID的基本概念予以介紹。如果你對(duì)PID具有興趣，不妨來(lái)和小編一起來(lái)繼續(xù)認(rèn)真地往下閱讀哦。

一、PID的工作原理和特點(diǎn)

在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱(chēng)PID控制，又稱(chēng)PID調(diào)節(jié)。

PID的應(yīng)用和使用以及如何調(diào)整皮德看起來(lái)又高又帥，但事實(shí)上，我們都對(duì)他的外表感到震驚。我先被別人愚弄，然后被公式愚弄。因?yàn)榇蠖鄶?shù)人都不會(huì)忘記高數(shù)字，當(dāng)我再次查看公式時(shí)，我嚇?biāo)懒?。在理解了非常膚淺的原理之后，結(jié)果公式不被理解，含義也不被理解。因此，它最終不是徹底的。我會(huì)先分析公式，理解公式。我將結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)上的一些PID示例來(lái)理解它。

首先，應(yīng)簡(jiǎn)單消除PID三個(gè)系數(shù)的含義，同時(shí)防止自遺忘。P是比例系數(shù)，I是積分系數(shù)，D是微分系數(shù)。

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、流量、液位等過(guò)程變量，往往需要保持在一定的值或按一定的規(guī)律改變，以滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程的要求。PID控制器是根據(jù)PID控制原理調(diào)整整個(gè)控制系統(tǒng)的偏差，使被控變量的實(shí)際值與工藝要求的預(yù)定值一致。不同的控制規(guī)律適用于不同的生產(chǎn)過(guò)程，必須合理選擇相應(yīng)的控制規(guī)律，否則PID控制器無(wú)法達(dá)到預(yù)期的控制效果。

PID控制器(比例-積分-微分控制器)，由比例單位P、積分單位I和微分單位d組成，通過(guò)設(shè)置Kp、Ki和Kd三個(gè)參數(shù)。PID控制器主要適用于基本線(xiàn)性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。PID控制器是工業(yè)控制中常用的一種反饋回路元件。控制器將收集到的數(shù)據(jù)與一個(gè)參考值進(jìn)行比較，并使用這個(gè)差值來(lái)計(jì)算一個(gè)新的輸入值，目的是使系統(tǒng)數(shù)據(jù)保持在參考值或參考值上。不同于其他簡(jiǎn)單的控制操作，PID控制器可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差值率調(diào)整輸入值，使系統(tǒng)更加精確和穩(wěn)定。從數(shù)學(xué)上證明，當(dāng)其他控制方法導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定性誤差或過(guò)程重復(fù)時(shí)，PID反饋回路能夠保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

二、PID基本概念

1、被調(diào)量

被調(diào)量就是反映被調(diào)對(duì)象的實(shí)際波動(dòng)的量值。被調(diào)量是經(jīng)常變化的。

2、設(shè)定值

PID調(diào)節(jié)器設(shè)定值就是人們期待被調(diào)量需要達(dá)到的值。設(shè)定值可以是固定的，也可以是變化的。

3、控制輸出

控制輸出指PID調(diào)節(jié)器根據(jù)被調(diào)量的變化情況運(yùn)算之后發(fā)出的讓外部執(zhí)行結(jié)構(gòu)按照它的要求動(dòng)作的指令。在PID調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間還會(huì)有其他環(huán)節(jié)，比如限幅、伺服放大器等。限幅功能通常在PID調(diào)節(jié)器內(nèi)完成;如果如果將PID、限幅和伺服放大器功能做在一臺(tái)儀表內(nèi)就構(gòu)成閥位控制PID調(diào)節(jié)器;將伺服放大器和限幅做在執(zhí)行機(jī)構(gòu)里就構(gòu)成智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

4、輸入偏差

輸入偏差時(shí)被調(diào)量和設(shè)定值之間的差值

5、P(比例)

P就是比例作用，簡(jiǎn)單說(shuō)就是輸入偏差乘以一個(gè)系數(shù)。

6、I(積分)

I就是積分，簡(jiǎn)單說(shuō)就是將輸入偏差進(jìn)行積分運(yùn)算。

7、D(微分)

D就是微分，簡(jiǎn)單說(shuō)就是將輸入偏差進(jìn)行微分運(yùn)算

8、PID基本公式

PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定過(guò)程通俗講就是先把系統(tǒng)調(diào)為純比例作用，逐步增強(qiáng)比例作用讓系統(tǒng)振蕩，記錄下比例作用和振蕩周期，然后這個(gè)比例作用乘以0.6，積分作用適當(dāng)延長(zhǎng)。

KP=0.6Km

KD=KP×π/4ω

KI=KP×ω/π

公式中KP為比例控制參數(shù);KD為積分控制參數(shù);KI為微分控制參數(shù);Km為系統(tǒng)開(kāi)始振蕩是的比例值;ω為極坐標(biāo)下振蕩時(shí)的頻率

9、單回路

單回路就是只有一個(gè)PID的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

10、串級(jí)

一個(gè)PID不夠用，串級(jí)就是把兩個(gè)PID串接起來(lái)形成一個(gè)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也被成為雙回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)里PID調(diào)節(jié)器有主調(diào)和副調(diào)之分。

在串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要調(diào)節(jié)被調(diào)量的PID叫做主調(diào)，輸出直接去指揮執(zhí)行器動(dòng)作的PID叫做副調(diào)，主調(diào)的控制輸出進(jìn)入副調(diào)作為副調(diào)的設(shè)定值。主調(diào)選用單回路PID調(diào)節(jié)器，副調(diào)選用外給定調(diào)節(jié)器。

11、正作用

對(duì)于PID調(diào)節(jié)器而言，控制輸出隨被調(diào)量增高而增高，隨被調(diào)量減少而減少的作用，叫做PID正作用。

12、反作用

對(duì)于PID調(diào)節(jié)器而言，控制輸出隨被調(diào)量增高而降低，隨被調(diào)量減少而增高的作用，叫做PID反作用。

13、動(dòng)態(tài)偏差

在調(diào)節(jié)過(guò)程中，被調(diào)量和設(shè)定值之間的偏差隨時(shí)改變，任意時(shí)刻兩者之間的偏差叫做動(dòng)態(tài)偏差。

14、靜態(tài)偏差

調(diào)節(jié)趨于穩(wěn)定之后，被調(diào)量和設(shè)定值之間還存在的偏差交靜態(tài)偏差。消除靜態(tài)偏差是通過(guò)PID調(diào)節(jié)器積分作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

15、回調(diào)

調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)作用顯示，使被調(diào)量開(kāi)始由上升變?yōu)橄陆担蛘哂上陆底優(yōu)樯仙厔?shì)成為回調(diào)。

以上便是此次帶來(lái)的PID相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)PID已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!