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什麽叫P、I、D調節?控制系統如何進行參數整定?

壹、關於PID調節:

1、比例調節(P):是壹種簡單控制方式,,其輸入與輸出偏差信號的積分成比例關系。系統壹旦出現了偏差,比例環節就立即進行反應來減少偏差。比例調節的作用設置的越大,調節的速度就越快;但比例作用過大時,會使系統的穩定性下降。另外,只采用比例調節的系統輸出將存在穩態誤差。

2、積分調節(I):用於消除系統中的穩態誤差,他的輸入與輸出偏差信號的積分成正比關系。如果系統進入穩態後存在穩態誤差,則稱為有差系統,為了消除穩態誤差,就需要引入“積分”調節。積分作用的強弱取決於積分時間常數的選取,隨著積分時間常數的增大,積分作用會增強。使用積分調節時即便的偏差很小,積分項也會隨著時間的增加而積累加大,它推動控制器的輸出增大,使穩態誤差進壹步減少,直到等於零。因此,加入積分調節能保證系統靜態精度。但積分作用會使系統的動態響應變慢,若參數選擇的不當會影響系統穩定性。積分調節經常與其它兩種調節作用配合,組成比例積分(PI)調節器 或PID調節器。

3、微分調節(D):主要反映系統偏差信號的變化率,控制器的輸出與輸入偏差信號的微分(偏差的變化率)成正比關系。自動控制系統在克服偏差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩,主要原因是由於系統中存在有較大慣性環節或滯後環節,這類環節具有抑制偏差的作用,但其變化總是落後於偏差變化。解決的辦法是增加微分的調節,使其抑制偏差作用的變化“超前”產生,即調節器在克服偏差的調節過程中使偏差接近零時,抑制偏差的作用就提前為零,微分調節能預測偏差變化的趨勢,能產生超前的控制作用。具有微分環節的調節器,能夠提前使抑制偏差的控制作用等於零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重超調。但是,微分環節對幹擾也有壹定的放大作用,過強的微分控制對系統抗幹擾不利。微分環節不能單獨使用需要與另兩類調節結合來完成系統控制要求。

二、控制系統PID參數調試方法:

控制系統的PID參數整定方法有:經驗法、衰減曲線法、臨界比例法、反應曲線法。

1、經驗法又叫現場湊試法,即先確定壹個調節器的參數值PB和Ti,通過改變給定值對系統加壹個擾動,觀察曲線形狀。通過改變PB或Ti,反復湊試直到控制系統符合動態過程品質要求為止,這時的PB和Ti就是最佳值。如果調節器是PID三作用式,那麽要在整定好的PB和Ti的基礎上加進微分作用,直到PB、Ti和Td取得最佳值為止。

2、衰減曲線法是以4:1衰減作為整定要求的,先切除的積分和微分作用,用湊試法整定純比例控制作用的比例帶PB,使之符合4:1衰減比例的要求,記下此時的比例帶PBs和振蕩周期Ts。如果加進積分和微分作用,可按公式進行計算。

3、臨界比例帶法,先要切除積分和微分作用,讓系統在純比例控制作用下運行,然後逐漸減小PB,直到達到等幅振蕩時,記下此時的比例帶PBk(稱為臨界比例帶)和波動周期Tk,然後經驗公式求出TI、TD參數值。

4、反應曲線法,是知道控制對象的特性參數,即時間常數T、時間遲延ξ和放大系數K,則可按經驗公式計算出調節器的參數。利用這種方法整定的結果可達到衰減率達到0.75的要求。

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