PID经验分享

零号 · 2022-2-23 21:06:02

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一.PID公式

前者为理论PID公式，连续的时间变化；后者为实际应用PID公式，通过采样周期离散我们的t，即用n替代；
u为输出值，Kp为比例常数，e=设定值-反馈值，T为采样周期，Ti为积分常数，Td为微分；
①比例系数Kp越小，控制作用越小，系统响应越慢；反之，比例系数Kp越大，控制作用也越强，则系统响应越快。但是，Kp过大会使系统产生较大的超调和振荡，导致系统的稳定性能变差。因此，不能将Kp选取过大，应根据被控对象的特性来折中选取Kp，使系统的静差控制在允许的范围内，同时又具有较快的响应速度。
②积分作用的强弱，取决于积分时间常数Ti，Ti越大积分作用越弱，反之则越强。积分控制作用的存在与e的存在时间有关，只要系统存在着偏差，积分环节就会不断起作用，对输入偏差进行积分，使控制器的输出及执行器的开度不断变化，产生控制作用以减小偏差。在积分时间足够的情况下，可以完全消除静差，这时积分控制作用将维持不变。Ti越小，积分速度越快，积分作用越强。积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡。
③微分环节的作用能反映偏差信号的变化速率，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，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。积分控制作用的引入虽然可以消除静差，但是降低了系统的响应速度，特别是对于具有较大惯性的被控对象，用PI控制器很难得到很好的动态调节品质，系统会产生较大的超调和振荡，这时可以引入微分作用。在偏差刚出现或变化的瞬间，不仅根据偏差量作出及时反应（即比例控制作用），还可以根据偏差量的变化速度提前给出较大的控制作用（即微分控制作用），将偏差消灭在萌芽状态，这样可以大大减小系统的动态偏差和调节时间，使系统的动态调节品质得以改善。微分环节有助于系统减小超调，克服振荡，加快系统的响应速度，减小调节时间，从而改善了系统的动态性能，但微分时间常数过大，会使系统出现不稳定。微分控制作用一个很大的缺陷是容易引入高频噪声，所以在干扰信号比较严重的流量控制系统中不宜引入微分控制作用。
二.PID类型
针对实际应用的PID，分为增量式PID即变化量e=e（n）-e（n-1）、绝对式PID即变化量e=e（n），n表示当前采样周期；
增量式多用在变化柔和场所比如采用蝶阀开合控制压力恒定的，考虑到阀的寿命，不应该频繁且迅速开合所以建议使用增量式；
绝对值则用在需要快速响应的场所。
三.PID的几个概念
①积分饱和：在PID增量算法中，由于执行元件本身是机械或物理的积分储存单元，如果给定值发生突变时，由算法的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大，如果该值超过了执行元件所允许的最大限度，那么实际上执行的控制增量将时受到限制时的值，多余的部分将丢失，将使系统的动态过程变长
措施：纠正这种缺陷的方法是采用积累补偿法，当超出执行机构的执行能力时，将其多余部分积累起来，即可以设置一个限值，当积分部分达到时便不再处理积分环节；
②微分先行：当控制系统的给定值发生阶跃时，微分作用将导致输出值大幅度变化，这样不利于生产的稳定操作。因此在微分项中不考虑给定值，只对被控量（控制器输入值）进行微分。微分先行PID算法又叫测量值微分PID算法。
四.温度PID的经验

针对温度系统大惯量、滞后性很强的特点，采用该方式可以适当的缩短PID参数整定的时间周期；仅针对自己写的PID或者他人封装好的功能块。

COLOR · 2022-2-23 22:42:05

感谢分享

chinpin · 2022-2-24 12:27:04

感谢分享！

工控-老徐 · 2022-2-24 13:24:30

谢谢楼主分享

博阿成 · 2022-3-4 09:26:54

感谢分享

pobby · 2022-4-2 09:49:15

感谢楼主分享，现在我有个问题，怎样控制PID的初始速度斜率，比如从0上升到100，期望这个速度可以从1到5分钟任意调节，单不需要每次整定PID，有什么思路可以实现吗

tiger · 2022-4-6 13:40:27

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