PID控制器廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制。工業(yè)自動化領(lǐng)域的大約95％的閉環(huán)操作使用PID控制器?？刂破饕赃@樣一種方式組合，即產(chǎn)生一個控制信號。作為反饋控制器，它將控制輸出提供到所需的水平。在微處理器發(fā)明之前，模擬電子元件實現(xiàn)了PID控制。但是今天所有的PID控制器都是由微處理器處理的?？删幊踢壿嬁刂破饕灿袃?nèi)置的PID控制器指令。
通過使用低成本的簡單開關(guān)控制器，只有兩種控制狀態(tài)是可能的，例如全開或全關(guān)。它用于有限的控制應(yīng)用，這兩個控制狀態(tài)足夠控制目標(biāo)。然而，這種控制的振蕩特性限制了其使用，因此正在被PID控制器所取代。
PID控制器保持輸出，使得通過閉環(huán)操作在過程變量和設(shè)定點/期望輸出之間存在零誤差。PID使用三種基本的控制行為，下面將對此進(jìn)行說明。
P-控制器：
比例或P-控制器給出與電流誤差e（t）成比例的輸出。它將期望值或設(shè)定值與實際值或反饋過程值進(jìn)行比較。得到的誤差乘以比例常數(shù)得到輸出。如果錯誤值為零，則該控制器輸出為零。
此控制器在單獨(dú)使用時需要偏置或手動重置。這是因為它從來沒有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。它提供穩(wěn)定的操作，但始終保持穩(wěn)定狀態(tài)的錯誤。當(dāng)比例常數(shù)Kc增加時，響應(yīng)速度會增加。
I-控制器
由于p-控制器在過程變量和設(shè)定點之間總是存在偏差，所以需要I-控制器，這就提供了必要的動作來消除穩(wěn)態(tài)誤差。它集成了一段時間的誤差，直到誤差值達(dá)到零。它對最終控制裝置的誤差為零的值保持不變。
當(dāng)發(fā)生負(fù)面誤差時，積分控制會降低其輸出。它限制了響應(yīng)速度，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。響應(yīng)的速度通過減小積分增益Ki而增加。
在上圖中，隨著I控制器的增益減小，穩(wěn)態(tài)誤差也逐漸減小。對于大多數(shù)情況下，PI控制器尤其適用于不需要高速響應(yīng)的場合。
當(dāng)使用PI控制器，I-控制器輸出被限制在一定程度的范圍內(nèi)，克服了積分飽和，其中積分輸出的推移，即使在零誤差狀態(tài)增加時，由于在所述植物的非線性的條件。
d-控制器
I-控制器不具備預(yù)測錯誤未來行為的能力。所以一旦設(shè)定值改變，它就會正常反應(yīng)。D控制器通過預(yù)測未來的錯誤行為來克服這個問題。其輸出取決于誤差相對于時間的變化率，乘以微分常數(shù)。它為輸出提供啟動，從而增加系統(tǒng)響應(yīng)。
在上圖中，D控制器的響應(yīng)比PI控制器多，輸出的建立時間也減少。它通過補(bǔ)償由I控制器引起的相位滯后來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。增加微分增益會提高響應(yīng)速度。
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