位置式pid控制原理-文庫(kù)吧資料
2025-07-13 12:41本頁(yè)面
【正文】 中被控變量及控制變量的變化，并能對(duì)圖片進(jìn)行刪除和保存④ 能夠?qū)?shí)驗(yàn)裝置上的必要設(shè)備進(jìn)行操作 PID控制周期的選擇PID控制周期也就是PID控制器周期性輸出控制量的時(shí)間間隔。當(dāng)偏差絕對(duì)值時(shí)，；當(dāng)偏差絕對(duì)值時(shí)。 對(duì)比例環(huán)節(jié)的改進(jìn)在調(diào)節(jié)過(guò)程的末段，當(dāng) 小于某一值時(shí)，執(zhí)行器只需再發(fā)生輕微的動(dòng)作，就可以消除這一偏差，若比例系數(shù)的值設(shè)置偏大，則容易使執(zhí)行器動(dòng)作過(guò)量而出現(xiàn)較大超調(diào)。這樣就可以起到抑制積分環(huán)節(jié)產(chǎn)生超調(diào)，同時(shí)縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，提高控制精度的作用，算法原理如下所述：計(jì)算，設(shè)定系數(shù)值，控制器輸出控制量為其中的值越大，則的值越小，則積分項(xiàng)累加的速度也就越慢；反之的值越小，則的值越大，則積分項(xiàng)累加的速度也就得到提高。算法原理如下所述：計(jì)算，設(shè)定門限值 ，控制器輸出控制量為①若，時(shí) ①若，時(shí)在時(shí)，雖然控制器輸出控制量中不含積分項(xiàng)，但控制器仍然將每次采樣后所得的偏差值進(jìn)行累加運(yùn)算。 積分限幅算法設(shè)置控制器輸出控制量的極限值，當(dāng)PID控制器的輸出量超出設(shè)定范圍后，即停止積分運(yùn)算，僅保留比例及微分運(yùn)算。當(dāng)控制量達(dá)到或超出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)上下限時(shí)，此后執(zhí)行機(jī)構(gòu)將進(jìn)入飽和區(qū)，不再隨著輸入控制量的增加而進(jìn)一步的動(dòng)作。微分先行即將對(duì)偏差的微分改為對(duì)被控變量的微分，微分環(huán)節(jié)的輸出為微分先行算法適用于給定值需要發(fā)生頻繁改變的控制系統(tǒng)，對(duì)于此類系統(tǒng)，被控變量與給定值的偏差會(huì)出現(xiàn)頻繁的跳變，如果對(duì)偏差進(jìn)行微分，則會(huì)使微分結(jié)果產(chǎn)生劇烈的脈沖變化，不利于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定，而控制系統(tǒng)的被控變量輸出一般不會(huì)產(chǎn)生突變（即使給定值改變，被控變量的變化也是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程），采用微分先行算法在預(yù)測(cè)輸出變化趨勢(shì)的同時(shí)，避免了控制量的脈沖式頻繁突變，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。二、將微分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用擴(kuò)展至第一個(gè)控制采樣周期之后的多個(gè)周期，強(qiáng)化了微分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用。、則不完全微分環(huán)節(jié)不僅在第一個(gè)控制采樣周期之后有幅值為的輸出值，相對(duì)于完全微分環(huán)節(jié)在第一個(gè)控制采樣周期之后的輸出有了一定的衰減，而且在后面的控制采樣周期之后仍然有輸出值，且個(gè)輸出值以的比例進(jìn)行衰減。、則則完全微分環(huán)節(jié)僅在第一個(gè)控制采樣周期之后有幅值為的輸出值。若設(shè)置PID參數(shù)使第一拍微分作用過(guò)強(qiáng)，則容易使控制系統(tǒng)的輸出出現(xiàn)超調(diào)或是使系統(tǒng)出現(xiàn)提前制動(dòng)的現(xiàn)象；若設(shè)置PID參數(shù)使第一拍微分作用過(guò)弱，則不易發(fā)揮微分環(huán)節(jié)加快系統(tǒng)調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間的作用。從第二拍起，隨著偏差的減小，微分環(huán)節(jié)又開始抑制偏差的減小，使系統(tǒng)制動(dòng)。（2）微分環(huán)節(jié)有抑制偏差變化的特性。增量式PID算法輸出控制變量表達(dá)式為：5 位置型PID控制的改進(jìn)算法 微分環(huán)節(jié)的改進(jìn) 不完全微分算法傳統(tǒng)PID控制算法中微分環(huán)節(jié)的缺點(diǎn)PID控制器微分環(huán)節(jié)輸出的控制量為，在應(yīng)用實(shí)踐中，如果在PID控制器輸出的第一拍控制量中即加入微分的作用，發(fā)現(xiàn)微分環(huán)節(jié)具有以下兩點(diǎn)副作用。若所使用的調(diào)節(jié)閥輸入控制信號(hào)為4—20mA電流，則當(dāng)閥門執(zhí)行器輸入電流為4mA時(shí)，閥門的開度值為0%，當(dāng)閥門執(zhí)行器輸入電流為20 mA時(shí)，閥門的開度值為100% ?？刂谱兞康闹祵Q定第次采樣之后執(zhí)行器的動(dòng)作位置?？刂破鞲鶕?jù)第次被控變量采樣結(jié)果與設(shè)定值之間的偏差計(jì)算出第次采樣之后所輸出的控制變量。（3）穩(wěn)定狀態(tài)下過(guò)強(qiáng)的微分作用，會(huì)使控制器對(duì)作用于偏差的擾動(dòng)過(guò)于敏感，從而使控制系統(tǒng)抗干擾能力下降。若微分環(huán)節(jié)系數(shù)選取過(guò)大，使微分作用過(guò)強(qiáng)，也會(huì)產(chǎn)生一定的副作用（1）調(diào)節(jié)的起始時(shí)刻 若微分作用過(guò)強(qiáng)，將有可能使控制器輸出的控制信號(hào)過(guò)大，使執(zhí)行器動(dòng)作過(guò)位，使控制系統(tǒng)輸出被控變量產(chǎn)生較大超調(diào)。 圖一圖二圖三（3）穩(wěn)定狀態(tài)下當(dāng)控制系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，若被控對(duì)象受到擾動(dòng)作用而使被控變量偏離給定值時(shí)，偏差值將會(huì)同時(shí)有發(fā)生改變的趨勢(shì)。圖三為帶微分環(huán)節(jié)控制器輸出控制變量圖。如下圖所示，圖一為無(wú)微分環(huán)節(jié)控制器調(diào)節(jié)效果圖，控制系統(tǒng)輸出的被控變量出現(xiàn)了較大的超調(diào)量。（2）調(diào)節(jié)過(guò)程之中適當(dāng)?shù)倪x取系數(shù)和，可以減小控制系統(tǒng)的超調(diào)量，克服系統(tǒng)振蕩，進(jìn)而改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。由于具有抑制偏差發(fā)生變化的作用，微分環(huán)節(jié)將會(huì)輸出使偏差值絕對(duì)值減小的控制量。在控制器中加入微分環(huán)節(jié)可以起到三方面的作用（1）調(diào)節(jié)的起始時(shí)刻適當(dāng)?shù)倪x取系數(shù)和，可以加快系統(tǒng)調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。微分環(huán)節(jié)輸出控制量計(jì)算公式為： ，當(dāng)微分時(shí)間常數(shù)過(guò)大時(shí)，會(huì)使響應(yīng)過(guò)程提前制動(dòng)（例如下圖第20秒左右，即出現(xiàn)系統(tǒng)提前制動(dòng)的現(xiàn)象），從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間并出現(xiàn)余差。 微分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)輸出控制量，并能在偏差值發(fā)生較大變化之前輸出超前校正信號(hào)。當(dāng)減小時(shí)，積分作用加強(qiáng)，消除偏差所需
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