如何調(diào)試PID控制器?如何選擇PID控制器?

PID控制及其控制器或智能PID控制器(儀表)已經(jīng)很多，由此可見PID在現(xiàn)代社會(huì)中占據(jù)了重要地位。為增進(jìn)大家對(duì)PID的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)PID 、PID調(diào)試方法以及選擇PID的原則予以介紹。如果你對(duì)PID具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、PID

PID控制理念最早提出是在1932年，出生于瑞典后移民美國的物理學(xué)家哈利奈奎斯特(H Nyquist)，在他的一篇論文當(dāng)中提出了采用圖形的方法來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在他的基礎(chǔ)上，荷蘭裔科學(xué)家亨伯德(H W Bode)(對(duì)就你想的那個(gè)“伯德圖/波特圖”創(chuàng)始人)等人建立了一整套在頻域范圍設(shè)計(jì)反饋放大器的方法，后被用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，這也是PID算法最早從書面走向?qū)嵺`。

PID控制是經(jīng)典控制理論里一個(gè)重要的控制律(control law)，其歷史悠久并且至今仍是實(shí)用控制中最為常用的控制方法之一。提到PID算法，自動(dòng)控制領(lǐng)域幾乎無人不知無人不曉。因?yàn)樵诳刂平珉m然有很多算法，但是大都是紙上談兵，理論講的很不錯(cuò)，實(shí)際應(yīng)用的較少，PID算法及改進(jìn)的PID算法是最簡單、有效且應(yīng)用廣泛的。據(jù)90年日刊報(bào)道對(duì)106家企業(yè)調(diào)查，在控制方式上采用PID控制規(guī)律占84.5%。

其實(shí)，對(duì)于PID的實(shí)際應(yīng)用，大家一定都見過。比如汽車上的定速巡航、自適應(yīng)巡航、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制，智能車/自動(dòng)駕駛車輛的轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等底層控制，四軸飛行器，自平衡小車，還有3D打印機(jī)上的溫度控制器……

二、PID控制器調(diào)試方法

PID控制器調(diào)試方法：

1、比例系數(shù)的調(diào)節(jié)

比例系數(shù)P的調(diào)節(jié)范圍一般是：0.1--100.

如果增益值取 0.1，PID 調(diào)節(jié)器輸出變化為十分之一的偏差值。如果增益值取 100， PID 調(diào)節(jié)器輸出變化為一百倍的偏差值。

可見該值越大，比例產(chǎn)生的增益作用越大。初調(diào)時(shí)，選小一些，然后慢慢調(diào)大，直到系統(tǒng)波動(dòng)足夠小，再調(diào)節(jié)積分或微分系數(shù)。過大的P值會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，持續(xù)振蕩;過小的P值又會(huì)使系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍。合適的值應(yīng)該使系統(tǒng)有足夠的靈敏度但又不會(huì)反應(yīng)過于靈敏，一定時(shí)間的遲緩要靠積分時(shí)間來調(diào)節(jié)。

2、積分系數(shù)的調(diào)節(jié)

積分時(shí)間常數(shù)的定義是，偏差引起輸出增長的時(shí)間。積分時(shí)間設(shè)為 1秒，則輸出變化 100%所需時(shí)間為 1 秒。初調(diào)時(shí)要把積分時(shí)間設(shè)置長些，然后慢慢調(diào)小直到系統(tǒng)穩(wěn)定為止。

3、微分系數(shù)的調(diào)節(jié)

微分值是偏差值的變化率。例如，如果輸入偏差值線性變化，則在調(diào)節(jié)器輸出側(cè)疊加一個(gè)恒定的調(diào)節(jié)量。大部分控制系統(tǒng)不需要調(diào)節(jié)微分時(shí)間。因?yàn)橹挥袝r(shí)間滯后的系統(tǒng)才需要附加這個(gè)參數(shù)。如果畫蛇添足加上這個(gè)參數(shù)反而會(huì)使系統(tǒng)的控制受到影響。如果通過比例、積分參數(shù)的調(diào)節(jié)還是收不到理想的控制要求，就可以調(diào)節(jié)微分時(shí)間。初調(diào)時(shí)把這個(gè)系數(shù)設(shè)小，然后慢慢調(diào)大，直到系統(tǒng)穩(wěn)定。

三、PID選型原則

PID控制器選型應(yīng)根據(jù)控制對(duì)象特性及生產(chǎn)過程對(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，簡單控制系統(tǒng)可能無法滿足要求，只能采用復(fù)雜控制系統(tǒng)，如串級(jí)控制來滿足工藝生產(chǎn)的要求。

以上便是此次帶來的PID相關(guān)內(nèi)容，通過本文，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，將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!