PID原理及源码

66306630 · 2023-8-25 15:17:09

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一，PID控制原理：
PID控制是工业生产中最常用的一种控制方式，由比例单元P（proportion）积分单元I（integration）和微分单元D（differentiation）组成，PID的控制基础是比例控制，积分控制可以消除稳态误差，但可能增加超调，微分控制可以加快大惯性系统的响应速度以及减弱超调趋势。

二，PID调节器的微分方程

Kp：控制器比例系数
Ti：控制器的积分时间，也称积分系数
Td：控制器的微分，也称微分系数
e(t)：PID控制的输入
u(t)：PID控制器的输出和被控对象的输入
r(t)：给定值
c(t)：系统的实际输出值

三，PID调节器各校正环节的作用
1，比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，一旦产生偏差，调节器立即产生控制作用以减小偏差
2，积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度，积分作用的强弱取决于积分时间常数T1，T1越大，积分作用越弱，反之则越强。
3，微分环节：反应偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统地动作速度，减少调节时间。
四，调节顺序：电流环参数一般都是系统设定好的，不需要修改，位置模式下，先调速度环再调位置环。
2，调节方法：
第一步、整定比例控制
   将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。

第二步、整定积分环节
   若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。先将上面步骤中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。

第三步、整定微分环节
   若经过以上步骤，PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。先置微分时间TD=0，逐渐加大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。

参数整定找最佳，从小到大顺序查；
先是比例后积分，最后再把微分加；
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大；
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳；
曲线偏离回复慢，积分时间往下降；
曲线波动周期长，积分时间再加长

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