PID控制的含義,PID控制是什麼意思

2022-04-02 13:40:36 字數 4472 閱讀 1971

1樓:匿名使用者

目前工業自動化水平已成為衡量各行各業現代化水平的一個重要標誌。同時,控制理論的發展也經歷了古典控制理論、現代控制理論和智慧控制理論三個階段。智慧 控制的典型例項是模糊全自動洗衣機等。

自動控制系統可分為開環控制系統和閉環控制系統。一個控制系統包括控制器、感測器、變送器、執行機構、輸入輸出接 口。控制器的輸出經過輸出介面、執行機構,加到被控系統上;控制系統的被控量,經過感測器,變送器,通過輸入介面送到控制器。

不同的控制系統,其感測器、 變送器、執行機構是不一樣的。比如壓力控制系統要採用壓力感測器。電加熱控制系統的感測器是溫度感測器。

目前,pid控制及其控制器或智慧pid控制器(儀表)已經很多,產品已在工程實際中得到了廣泛的應用,有各種各樣的pid控制器產品,各大公司均開發了具有pid引數自整定功能的智慧調節器 (intelligent regulator),其中pid控制器引數的自動調整是通過智慧化調整或自校正、自適應演算法來實現。有利用pid控制實現的壓力、溫度、流量、液位控制 器,能實現pid控制功能的可程式設計控制器(plc),還有可實現pid控制的pc系統等等。 可程式設計控制器(plc) 是利用其閉環控制模組來實現pid控制,而可程式設計控制器(plc)可以直接與controlnet相連,如rockwell的plc-5等。

還有可以實現 pid控制功能的控制器,如rockwell 的logix產品系列,它可以直接與controlnet相連,利用網路來實現其遠端控制功能。   1、開環控制系統   開環控制系統(open-loop control system)是指被控物件的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統中,不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環迴路。

  2、閉環控制系統   閉環控制系統(closed-loop control system)的特點是系統被控物件的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出,形成一個或多個閉環。閉環控制系統有正反饋和負反饋,若反饋訊號與系 統給定值訊號相反,則稱為負反饋( negative feedback),若極性相同,則稱為正反饋,一般閉環控制系統均採用負反饋,又稱負反饋控制系統。閉環控制系統的例子很多。

比如人就是一個具有負反饋 的閉環控制系統,眼睛便是感測器,充當反饋,人體系統能通過不斷的修正最後作出各種正確的動作。如果沒有眼睛,就沒有了反饋迴路,也就成了一個開環控制系 統。另例,當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續檢查衣物是否洗淨,並在洗淨之後能自動切斷電源,它就是一個閉環控制系統。

  3、階躍響應   階躍響應是指將一個階躍輸入(step function)加到系統上時,系統的輸出。穩態誤差是指系統的響應進入穩態後,系統的期望輸出與實際輸出之差。控制系統的效能可以用穩、準、快三個字 來描述。

穩是指系統的穩定性(stability),一個系統要能正常工作,首先必須是穩定的,從階躍響應上看應該是收斂的;準是指控制系統的準確性、控 制精度,通常用穩態誤差來(steady-state error)描述,它表示系統輸出穩態值與期望值之差;快是指控制系統響應的快速性,通常用上升時間來定量描述。   4、pid控制的原理和特點   在工程實際中,應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制,簡稱pid控制,又稱pid調節。pid控制器問世至今已有近70年曆史,它 以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。

當被控物件的結構和引數不能完全掌握,或得不到精確的數學模型時,控制理論的 其它技術難以採用時,系統控制器的結構和引數必須依靠經驗和現場除錯來確定,這時應用pid控制技術最為方便。即當我們不完全瞭解一個系統和被控物件,或 不能通過有效的測量手段來獲得系統引數時,最適合用pid控制技術。pid控制,實際中也有pi和pd控制。

pid控制器就是根據系統的誤差,利用比例、 積分、微分計算出控制量進行控制的。   比例(p)控制   比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差訊號成比例關係。

當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差(steady-state error)。   積分(i)控制   在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差訊號的積分成正比關係。對一個自動控制系統,如果在進入穩態後存在穩態誤差,則稱這個控制系統是有穩態誤差的 或簡稱有差系統(system with steady-state error)。

為了消除穩態誤差,在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決於時間的積分,隨著時間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積 分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小,直到接近於零。

因此,比例+積分(pi)控制器,可以使系統在進入穩態後幾乎無穩 態誤差。   微分(d)控制   在微分控制中,控制器的輸出與輸入誤差訊號的微分(即誤差的變化率)成正比關係。 自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。

其原因是由於存在有較大慣性元件(環節)或有滯後(delay)元件,具有抑制誤差的作用, 其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。這就是說,在控制器中僅引入 “比例”項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是“微分項”,它能**誤差變化的趨勢,這樣,具有比例+微分的控制器,就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等於零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重超調。

所以對有較大慣性或滯後的被控物件,比例+微分(pd)控制器能改善系統在 調節過程中的動態特性。   5、pid控制器的引數整定   pid控制器的引數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被 控過程的特性確定pid控制器的比例係數、積分時間和微分時間的大小。

pid控制器引數整定的方法很多,概括起來有兩大類:一是理論計算整定法。它主要是 依據系統的數學模型,經過理論計算確定控制器引數。

這種方法所得到的計算資料未必可以直接用,還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法,它主 要依賴工程經驗,直接在控制系統的試驗中進行,且方法簡單、易於掌握,在工程實際中被廣泛採用。pid控制器引數的工程整定方法,主要有臨界比例法、反應 曲線法和衰減法。

三種方法各有其特點,其共同點都是通過試驗,然後按照工程經驗公式對控制器引數進行整定。但無論採用哪一種方法所得到的控制器引數,都需 要在實際執行中進行最後調整與完善。現在一般採用的是臨界比例法。

利用該方法進行 pid控制器引數的整定步驟如下:(1)首先預選擇一個足夠短的取樣週期讓系統工作;(2)僅加入比例控制環節,直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振盪, 記下這時的比例放大係數和臨界振盪週期;(3)在一定的控制度下通過公式計算得到pid控制器的引數。   在實際除錯中,只能先大致設定一個經驗值,然後根據調節效果修改。

  對於溫度系統:p(%)20--60,i(分)3--10,d(分)0.5--3   對於流量系統:

p(%)40--100,i(分)0.1--1   對於壓力系統:p(%)30--70,i(分)0.

4--3   對於液位系統:p(%)20--80,i(分)1--5   引數整定找最佳,從小到大順序查   先是比例後積分,最後再把微分加   曲線振盪很頻繁,比例度盤要放大   曲線漂浮繞大灣,比例度盤往小扳   曲線偏離回覆慢,積分時間往下降   曲線波動週期長,積分時間再加長   曲線振盪頻率快,先把微分降下來   動差大來波動慢。微分時間應加長   理想曲線兩個波,前高後低4比1   一看二調多分析,調節質量不會低   pid與自適應pid的區別:

  首先弄清楚什麼是自適應控制   在生產過程中為了提高產品質量,增加產量,節約原材料,要求生產管理及生產過程始終處於最優工作狀態。因此產生了一種最優控制的方法,這就叫自適應控制。在這種控制中要求系統能夠根據被測引數,環境及原材料的成本的變化而自動對系統進行調節,使系統隨時處於最佳狀態。

自適應控制包括效能估計(辨別)、決策和修改三個環節。它是微機控制系統的發展方向。但由於控制規律難以掌握,所以推廣起來尚有一些難以解決的問題。

  加入自適應的pid控制就帶有了一些智慧特點,像生物一樣能適應外界條件的變化。   還有自學習系統,就更加智慧化了。

2樓:陳小姐聊親子

回答控制是指為了確保組織內各項計劃按規定去完成而進行的監督和糾偏的過程。具體地說,控制就是通過不斷地接受和交換企業的內外資訊,按照預定的計劃指標和標準,調查監督實際經濟活動的執**況,若發現偏差,及時找出主要原因,並根據環境條件的變化,採取自我調整的措施,使企業的生產經營活動能按照預定的計劃進行或適當修改計劃,確保企業經濟目標實現的管理活動。

pid控制是什麼意思

3樓:禾鳥

pid控制

器抄是一個在工業襲控制應用中常見的反饋迴路部件,由比例單元p、積分單元i和微分單元d組成。pid控制的基礎是比例控制;積分控制可消除穩態誤差,但可能增加超調;微分控制可加快大慣性系統響應速度以及減弱超調趨勢。

pid控制器由比例單元(p)、積分單元(i)和微分單元(d)組成。為最早實用化的控制器已有近百年曆史。pid控制器簡單易懂,使用中不需精確的系統模型等先決條件,因而成為應用最為廣泛的控制器。

擴充套件資料

1、pid控制系統包括控制器、感測器、變送器、執行機構、輸入輸出介面。控制器的輸出經過輸出介面、執行機構,加到被控系統上;控制系統的被控量,經過感測器,變送器,通過輸入介面送到控制器。

2、利用pid控制實現的壓力、溫度、流量、液位控制器,能實現pid控制功能的可程式設計控制器(plc),還有可實現pid控制的pc系統等等。