【pid控制原理】
文章插图
1、PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的 。
2、比例P控制 。比例控制是一种最简单的控制方式 。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系 。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差 。
3、积分I控制 。在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系 。
对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差 ， 则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统 。
为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项” 。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大 。这样 ， 即便误差很?。?积分项也会随着时间的增加而加大 ， 它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零 。
因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差 。
4、微分D控制 。在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系 。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳 。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化 。
解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时 ， 抑制误差的作用就应该是零 。
这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而需要增加的是“微分项” ， 它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调 。
所以对有较大惯性或滞后的被控对象 ， 比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性 。
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