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本帖最后由 小子龙 于 2023-4-10 16:26 编辑
工业中经常使用的PID控制方案主要包括位置式和增量式两种控制方案，今天简单的针对PID控制原理及这两种控制方式实现进行一定的讲解： 首先我们先得了解到PID控制的基本原理，PID控制主要是基于给定值和反馈值的差进行闭环调节。
其模拟PID控制算法的标准形式可以表示为：
PID控制是一种主要靠目标与实际行为之间的误差来消除此误差的控制策略，并不依赖被控对象输入到输出的数学模型，只需调整PID的三个增益系数，就可使得闭环稳定，被控对象达到静态标准。下面分别基于P、I和D参数和控制进行详细的概述，让大家更懂的PID的控制原理。 1、Kp比例增益
举个例子，需要控制的量比如水温，有它现在的当前值，也有我们期望的目标值。
当水自然冷却一定温度，两者差距不大时，就让加热器轻轻地对其加热一下；要是当前温度比目标温度低得多，就让加热器开较大的功率进行加热，尽快让水温到达目标附近。
Kp越大，将误差的演算倍数越大，调节强度越强；kp越小，将误差的演算倍数越小，调节也就越保守。 2、Ki积分增益
Ki积分控制考虑过去误差，将误差值过去一段时间和（误差和）乘以一个正值的常数Ki，一般工业控制中偏向于用Ti积分时间常数，Ki等于Kp/Ti。 再举例烧热，假如在很冷的冬天开始烧水，需要烧到60℃。在P的作用下，水温慢慢升高，直到升高到50℃时，天气太冷，P控制的加热的速度和水散热速度相等。这个时候只能继续加大加热功率，应该加大多少的数值合理呢？
这个时候积分的作用就体现了出来，设置积分后只要存在偏差，就不断地对当前状态的偏差进行累加，如上图所示，作用在输出调节上，知道最终的稳态误差为0。
Ki越大，积分系数越大，积分效果越明显，系统在稳态附近的抖振也会加剧。 3、Kd微分增益 Kd微分控制考虑将来误差，计算误差的一阶导，并和一个正值的常数Kd相乘。
在PI调节完成后，水温也快速的达到了设定温度了，但是好像整个系统不是特别稳定，可能还是会在设定温度处发生轻微的振荡。举例比如在处在不同介质中的弹簧发生形变后发生振荡，如果弹簧在空气中，会振荡很久才能稳定；处于水中的弹簧只会振荡一定时间稳定，且振荡幅值也会更小；若处于油液中，弹簧振荡幅度和时间甚至只是轻微或更小。这就类似于阻尼的概念。（阻尼力跟变化速度成正比） 在PI调节完成后，存在着各种内外部因素，使的控制量发生小范围的抖动，引入D，使得被动对象物理量的变化速趋于0，即类似阻尼的作用，在被控对象参数有变化速度时，产生一个反方向的阻尼力，抑制被控对象参数的变化。
Kd参数越大，向变化速度相反方向的力道就越强，越能抑制其变化，但是过大的Kd会放大系统高频噪声的扰动，导致系统控制失调。
在对工业上PID的原理进行介绍后，相信大家对PID有了更深的理解，关于在中型PLC中实现PID的控制原理，主要是基于模拟信号的离散化，具体可以参考附件的相关知识。有啥不理解的地方欢迎大家在评论区提问，谢谢支持！
关于PID参数的调试方法，可参考下图：
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小子龙
发表于 2023-6-13 10:15:59
，大家可以一起沟通