位置式pid控制原理-wenkub.com
2025-07-04 12:41 本頁(yè)面
【正文】 當(dāng)?shù)谝慌妮敵隹刂屏恐泻形⒎猪?xiàng)時(shí)，微分項(xiàng)又起到加快系統(tǒng)響應(yīng)速度的作用。缺點(diǎn)：當(dāng)廣義對(duì)象是非自衡過(guò)程時(shí)無(wú)法應(yīng)用本方法有些實(shí)際場(chǎng)合，不允許進(jìn)行開(kāi)環(huán)階躍實(shí)驗(yàn)PID控制參數(shù)的調(diào)整依據(jù)在初步確定PID參數(shù)之后，還需要根據(jù)控制系統(tǒng)的控制性能對(duì)PID控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整依據(jù)如下：比例系數(shù)的調(diào)整增大比例系數(shù)可以提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，因此當(dāng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)可以適當(dāng)將比例系數(shù)增大，使調(diào)節(jié)時(shí)間縮短；但過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使控制系統(tǒng)輸出出現(xiàn)超調(diào)甚至震蕩，因此當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)較大超調(diào)或震蕩時(shí)可以適當(dāng)減小比例系數(shù)。一階慣性環(huán)節(jié)放大倍數(shù)計(jì)算為： 式中：—被控變量的躍變值（穩(wěn)態(tài)值與初始值之差）—執(zhí)行器輸入信號(hào)的躍變值（穩(wěn)態(tài)值與初始值之差）—被控變量量程上限值—被控變量量程下限值 —執(zhí)行器輸入信號(hào)量程上限—執(zhí)行器輸入信號(hào)量程下限 （3）根據(jù)、及三個(gè)參數(shù)，按下表所給出的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出過(guò)渡過(guò)程呈4：1衰減震蕩時(shí)的PID控制器參數(shù)。這樣廣義對(duì)象的特性就可以用一個(gè)具有純滯后時(shí)間、時(shí)間常數(shù)為的一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)近似。）測(cè)試廣義對(duì)象的時(shí)間特性具體做法如下：（1）首先不加入PID控制器，讓系統(tǒng)處于軟手動(dòng)開(kāi)環(huán)控制狀態(tài)。缺點(diǎn)：有些對(duì)象中，由于控制過(guò)程進(jìn)行的比較快，從被控變量記錄曲線上讀出衰減比有困難。（3）通過(guò)上述試驗(yàn)可以找到過(guò)渡過(guò)程為衰減比10：1衰減振蕩時(shí)的放大倍數(shù)為以及上升時(shí)間。（2）通過(guò)給定值給系統(tǒng)施加一個(gè)階躍輸入，觀察被控變量的變化情況。控制器類型控制器參數(shù)計(jì)算公式/s/sPID（比例、積分、微分控制器） PIP（4）根據(jù)各參數(shù)分別對(duì)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能的影響，適當(dāng)調(diào)整控制參數(shù)，直到控制系統(tǒng)性能(超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差、調(diào)節(jié)時(shí)間)滿意為止。如果衰減比小大于4：1，值繼續(xù)增加；如果衰減比小于4：1，值繼續(xù)減小，直到過(guò)渡過(guò)程呈現(xiàn)4：1衰減為止。 衰減比為4:1的衰減曲線法（1）在系統(tǒng)閉環(huán)的情況下，只保留比例環(huán)節(jié)，在積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)之前分別乘以0。（3）獲得和這兩個(gè)試驗(yàn)參數(shù)之后，按下表給出的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出使過(guò)度過(guò)程呈衰減比為4：1衰減振蕩的控制器參數(shù)值。（2）通過(guò)給定值給系統(tǒng)施加一個(gè)階躍輸入，觀察被控變量的變化情況。 值的設(shè)置在一個(gè)PID自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程中，位置型PID控制算法公式中的是一個(gè)固定值，它的值并不隨調(diào)節(jié)過(guò)程的進(jìn)行而發(fā)生改變。以電流控制調(diào)節(jié)閥為例，當(dāng)控制器按照PID控制算法所得的電流控制量在之間時(shí)，控制器實(shí)際輸出至調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器的控制電流值就是按照PID控制算法所得的電流值；當(dāng)控制器按照PID控制算法所得的電流控制量小于時(shí)，控制器實(shí)際輸出至調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器的控制電流值保持為；當(dāng)控制器按照PID控制算法所得的電流控制量大于時(shí)，控制器實(shí)際輸出至調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器的控制電流值保持為。② 控制器在本控制周期輸出控制變量之后，在下一個(gè)控制周期到來(lái)之前，被控變量可以產(chǎn)生相應(yīng)改變。這樣就可以設(shè)置一個(gè)較大的比例系數(shù)，時(shí)控制器在調(diào)節(jié)開(kāi)始時(shí)刻調(diào)節(jié)速度較快，而在調(diào)節(jié)過(guò)程接近結(jié)束時(shí)，放慢調(diào)節(jié)速度，避免出現(xiàn)較大超調(diào)。為使區(qū)間之內(nèi)，需使 。算法原理如下所述：設(shè)定范圍①若，則②若，則 積分分離算法積分分離算法的基本思想是，當(dāng)被控量與設(shè)計(jì)的偏差量偏差較大時(shí)，取消積分量，以免積分量使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，超調(diào)量增大；當(dāng)被控值接近定值時(shí)，引入積分控制，以消除靜差，提高系統(tǒng)精度。 積分環(huán)節(jié)的改進(jìn)積分飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生及影響：當(dāng)控制系統(tǒng)輸出的被控變量長(zhǎng)時(shí)間未達(dá)到給定值時(shí)，這段時(shí)間之內(nèi)積分環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的控制量將形成一個(gè)很大的積累值，PID控制器的輸出控制量將由于積分環(huán)節(jié)的累積作用而不斷增加。因此采用不完全微分算法，可以達(dá)到以下目的：一、衰減了完全微分環(huán)節(jié)在第一個(gè)控制采樣周期之后的輸出值，避免了因過(guò)強(qiáng)的微分作用造成系統(tǒng)輸出產(chǎn)生超調(diào)的現(xiàn)象。不完全微分算法即在原微分環(huán)節(jié)上添加一個(gè)具有低通濾波作用的慣性環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)框圖如下：則不完全微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，即，整理后可得 ，轉(zhuǎn)化為微分方程后為，用一階后向差分方程進(jìn)行離散化為，整理之后可得完全微分與不完全微分的對(duì)比分別對(duì)完全微分環(huán)節(jié)和不完全微分環(huán)節(jié)施加一個(gè)階躍輸入（1）完全微分環(huán)節(jié)完全微分環(huán)節(jié)的輸出表達(dá)式為，其輸出值由來(lái)決定。自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)始后微分環(huán)節(jié)所輸出的第一拍控制變量為，其中，為調(diào)節(jié)開(kāi)始時(shí)被控變量與給定值的偏差，起作用是抑制偏差的劇變，使被控變量向使偏差減小的方向變化。閥門(mén)執(zhí)行器輸入的介于4—20mA的任一電流值，均與閥門(mén)的某一開(kāi)度值成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，其對(duì)應(yīng)關(guān)系表達(dá)式為： 與位置型PID算法相對(duì)應(yīng)的是增量式PID算法，增量式算法適用于自身帶有積分記憶元件的執(zhí)行器，此類執(zhí)行器的
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