经常看到有关 PID 的问题,但似乎无法理解他们在说什么 。可能有些技术人员一提到PID调节就会摇头 。那么PID整定的本质是什么?流行的概念是什么?我们通过下图进行分析分析 。
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一个自动控制系统能很好地完成任务,首先要工作稳定,同时要满足调整过程的质量指标要求 。即:系统响应速度、稳定性、最大偏差等 。显然,自控系统希望在稳定的工作状态下具有较高的控制质量,我们希望持续时间短、超调量小、波动很小 。为了保证系统的准确性,要求系统具有较高的放大系数 。但是,如果放大倍数过高,系统就会变得不稳定,甚至会发生振荡 。相反,仅考虑调整过程的稳定性,不能满足精度要求 。因此,在调整过程中,
如何解决这个矛盾?根据控制系统的设计要求和实际情况,在控制系统中插入一个“校正网络”,可以更好地解决矛盾 。这个“校正网络”,有很多方法可以完成,有一种PID方法 。
简单地说,PID“校正网络”是由比例积分PI和比例微分PD“分量”组成 。为了说明问题,这里简单介绍一下比例积分PI和比例微分PD 。
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区分:从电学原理我们知道,当脉冲信号通过RC电路时(图2),电容两端的电压不能突变,电流超前电压90°,输入电压通过电阻 R 给电容充电,电流在 t1) 瞬间达到 。最大值,此时电阻两端的电压Usc也达到最大值 。随着电容两端电压不断升高,充电电流逐渐减小,电阻两端电压Usc逐渐降低,最终达到0,形成锯齿波电压 。这种类型的电路称为差分电路,其性质具有加速作用,因为它对阶跃输入信号的前沿“反应”很猛烈 。
【pid是什么意思?带你详解PID】积分:当脉冲信号出现时(图3),电容通过电阻R充电,电容两端的电压不能突变,电流在t1瞬间达到最大值,电阻两端的电压也此时达到最大值,端电压Usc随着时间t增加,充电电流逐渐减小,最后达到0,电容两端的电压Usc也达到最大值,形成对数曲线 。此电路为称为积分电路,因为它对输入信号的前沿“反应”缓慢,其性质是“阻尼”缓冲 。
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插入校正网络时:
决定阻尼系数的因素是PI比率系数和积分时间常数 。要不断提高控制系统的质量,就需要不断地改变PI比例系数和积分时间常数 。
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下面讨论将比例-微分PD引入控制系统的情况(图4) 。曲线PD(2)为输入信号的响应特性曲线,当t=0时,PD使系统放大系数 Ue 急剧增加,也就是说当系统输入端出现误差时,控制输出电压会立即增加,我们把这个特性称为加速效应 。强微分信号会使控制系统不稳定,因此在使用中一定要仔细调整PD比例因子和微分时间常数 。
为了妥善解决系统稳定性和精度之间的矛盾,常将比例积分PI和比例微分PD结合使用,组成“校正网络”,又称PID调节 。PID调节特性曲线 PID(3)(图4))是PI和PD特性曲线的综合,适当调节PI和PD的上述系数可以保证控制系统快速稳定运行.
由此不难知道,PID调节器其实就是一个放大倍数可以自动调节的放大器 。动态时,放大系数低,防止系统过冲和振荡 。静止时放大倍数较高,可以捕捉到小的误差信号,提高控制精度 。你还有其他意见吗?
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