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PID調節器各個部分的作用分別是什麼?
如今工業發展迅速,要求的不僅僅是控制系統具有比較高的靜態指標,還要求控制系統具有良好的魯棒性。
在PID調節器中,是把給定值與測量值進行比較,隨後得出一個偏差 e(t)。然後根據偏差情況,給出控制作用u(t)。PID控制的標準方程形式如下所示。
u(t)=Kp[ e(t)+∫e(t) dt /TI +TD de(t) /dt ]
u(t)是PID調節器的輸出,是與執行器的開度相對應的,其中t是取樣時間。Kp是調節器比例增益,Tl是調節器積分時間常數,TD是調節器微分時間常數,e(t)是調節器的偏差輸入,也就是給定值與測量值的差。題目說的PID調節器比較常規,在化工方面,如壓力、液位、流量、溫度等應用,都能得到比較滿意的控制效果。因此,只要分別調節PID調節器的比例、積分、微分的三個電位器調整這三個引數即可。
整定方法有臨界比例度法、4:1衰減法、魯棒PID引數整定法等。比如平時用到較多的4:1衰減法,其基本原理是把積分時間調到最大、微分時間放到零,待調節系統穩定後,逐漸減小比例度,觀察輸出電流和調節過程的波動情況,直到4:1衰減曲線出現,然後紀錄4:1衰減曲線比例度δs 和操作週期Ts。最後根據經驗公式把求得各個引數具體數值加到調節器上進行控制。觀察曲線情況,若發現不理想可以進行微調。上圖中列出的4:1衰減法,只是PID控制規律的,PI控制規律的經驗公式是1.2δs、0.5Ts。圖中的Ts是振盪週期,指過渡過程曲線同方向相鄰兩個波之間的時間。因此,進行引數整定的時候,必須先調節P,使曲線接近或是4:1衰減曲線。如果只是P控制規律,那麼I和D分別置最大和最小。如果是PI控制規律,此時的比例度為1.2δs,積分時間為0.5Ts,微分設定為零。如果是PID控制規律,此時比例度P為0.8δs,積分時間為0.3Ts,微分時間為0.1Ts。
題目說的PID調節器各個部分的作用是什麼?
P是調節器的比例度,起到快速控制作用。I是調節器的積分,起到餘差消除作用。D是調節器的微分,起到超前控制作用。綜合來說就是過去是I、現在是P、未來是D。如果是看做人,那麼就是思想傳統、與時俱進、思想前衛。
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PID調節器是閉環控制中的重要組成部分,其PID控制功能P(比例)、I(積分、)D(微分)。它的主要目的是,當控制系統的輸出量偏離設定值時,PID調節器能夠迅速而準確地消除偏移量,回到設定值。其優點是加裝了PID調節器可以使控制系統既不產生振盪,誤差會很小。PID調節器中有三個環節,分別是(P)比例環節、(I)積分環節、(D)微分環節。
先說一下比例環節(P):這一環節的作用是將目標訊號與反饋訊號之差進行放大後再作為給定訊號,其中有一個比例增益KP(即放大倍數)。這個KP不能太大,否則會使系統形成振盪,使系統不穩定。
積分環節(I):這個環節的目的是使給定訊號的變化與比例環節對時間的積分成正比。也就是說,當比例環節突然增大很多時,那麼給定訊號只能在“積分時間”內逐漸地增大,從而減緩了給定訊號的變化速率,防止了振盪。積分時間越長,給定訊號的變化越慢。只要偏差不消除,積分就不停止,從而有效地消除靜差。但積分時間不能太長,否則會發生在被控量急劇變化時,被控量難以迅速恢復的情況。
微分環節(D):微分環節的作用是可以根據控制系統的變化趨勢,提前給出較大的調節動作,從而縮短調節時間,從而克服了因積分時間太長而使恢復滯後的缺點。
因此PID調節器各部分中(P)比例環節、(I)積分環節、(D)微分環節要配合使用才能達到理想的控制。