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系统理解PID控制 什么是pid( 三 )

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一、理论计算及设定方法
主要是根据系统的数学模型，通过理论计算确定控制器参数 。用这种方法得到的计算数据不能直接使用，必须通过实际项目进行调整和修改 。
二、工程设置方法
主要依靠工程经验，直接在控制系统的测试中进行 。该方法简单易掌握，在工程实践中应用广泛 。PID控制器参数的工程整定方法主要有临界比例法、响应曲线法和衰减法 。三种方法各有特点 。它们的共同点是控制器参数通过测试后根据工程经验公式进行整定 。然而，无论采用哪种方法，在实际操作中，控制器参数最终都需要调整和改进 。

系统理解PID控制 什么是pid

文章插图
现在一般用临界比法 。用这种方法整定PID控制器参数的步骤如下:
(1)首先，预选一个足够短的采样周期，以便系统工作；
(2)只加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，并记录此时的比例放大系数和临界振荡周期；
(3)在一定的控制程度下，用公式计算PID控制器的参数 。
PID参数的设定:是依靠经验和对工艺的熟悉，参照测量值跟踪和设定值曲线，来调整P、I、D的大小 。
通用公式:
找到最佳参数设置，从小到大顺序检查；
先比例后积分，最后加微分；
曲线振荡频繁，比例带盘应加大；
曲线绕大湾浮动，比例带盘转小拉；
曲线偏差恢复慢，积分时间减少；
曲线波动周期越长，积分时间越长；
第一步，设置比例控制
将比例控制函数由小变大，观察各个响应，直到得到响应快、超调小的响应曲线 。
第二步，积分环节
如果比例控制下稳态误差不能满足要求，应加入积分控制 。首先将上一步选择的比例系数降低到初始值的50 ~ 80%，然后将积分时间设置为更大的值，观察响应曲线 。然后，减少积分时间，增加积分函数，相应调整比例系数，反复尝试，直到得到满意的响应，从而确定比例和积分的参数 。
第三步是调整差速器连杆 。
如果通过以上步骤，PI控制只能消除稳态误差，动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，形成PID控制 。首先设定微分时间TD=0，逐渐增加TD，同时相应改变比例系数和积分时间，反复尝试，获得满意的控制效果和PID控制参数 。
PID的15个基本概念
没有金刚钻，没有瓷器作品 。为了掌握和应用PID，我们学习基本概念来武装自己是非常必要的 。一些概念风险网络将配备实际项目中常用的表达方法，从“真实:”开始 。
1调整数量:反映调整对象实际波动的数量 。调节量总是在变化 。
实际:通常由检测到的反馈值指示，如yout(t) 。
2设定值:PID调节器的设定值是人们期望调节量达到的值 。设定值可以是固定的或可变的 。
实际的:人工设定的，通常用rin(t)表示 。
3控制输出:PID调节器根据被调节量的变化，即整个调节器的输出，进行运算后，发出指令，使外部执行结构按其要求动作 。请注意与调整后的数量的差异 。这两个概念是完全不同的，人们经常混淆这两个概念 。
其实:你经常看到公式“u(t)= KP[e(t)+1/ti∫e(t)dt+TD * de(t)/dt]”中的u(t) 。
4输入偏差:输入偏差时调整量与设定值的差值 。
实际上:误差(t)=rin(t)-yout(t) 。
P(比例):P是比例作用，简单来说就是输入偏差乘以一个系数 。
现实:和kp一样，KP也是一样的 。
I(积分):I是积分，简单来说就是对输入偏差进行积分 。
现实:比如ki 。
d(积分):D是微分，简单来说就是输入偏差的微分运算 。
现实:比如kd 。
8 PID基本公式PID调节器参数设置过程一般来说是先将系统调整到纯比例动作，逐步加强比例动作使系统产生等幅振荡，记录比例动作和振荡周期，然后将这个比例动作乘以0.6，并适当延长积分动作 。
KP= 0.6*Km
KD= KP*/4或KD= KP*tu/8
KI= KP*/或KI= 2KP/tu
KP:比例控制参数；
KD:积分控制参数；
KI:微分控制参数；
Km:系统开始振荡时的比例值，通常称为临界比例值；
:恒幅振荡的频率，tu为振荡周期 。这里，tu =2，不是tu=1 。学过傅里叶和拉普拉斯变换的同学应该都明白这是为什么，所以这里就不深入讨论了 。
9.单回路:单回路是只有一个PID的调节系统 。
10级联:一个PID不够 。串级是将两个PID串联起来形成串级控制系统，也称为双环控制系统 。在串级控制系统中，PID调节器可分为主调节器和辅助调节器 。
在串级控制系统中，被调节量的PID称为主音，其输出直接指导执行机构动作的PID称为副音，主音的控制输出作为副音的设定值进入副音 。主调节器采用单回路PID调节器，辅助调节器采用外部调节器 。

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