PID 通俗解释
PID算法通俗讲解知识讲解

P I D算法通俗讲解总所周知,PID算法是个很经典的东西。
而做自平衡小车,飞行器PID是一个必须翻过的坎。
因此本节我们来好好讲解一下PID,根据我在学习中的体会,力求通俗易懂。
并举出PID的形象例子来帮助理解PID。
一、首先介绍一下PID名字的由来:P:Proportion(比例),就是输入偏差乘以一个常数。
I :Integral(积分),就是对输入偏差进行积分运算。
D:Derivative(微分),对输入偏差进行微分运算。
注:输入偏差=读出的被控制对象的值-设定值。
比如说我要把温度控制在26度,但是现在我从温度传感器上读出温度为28度。
则这个26度就是”设定值“,28度就是“读出的被控制对象的值”。
然后来看一下,这三个元素对PID算法的作用,了解一下即可,不懂不用勉强。
P,打个比方,如果现在的输出是1,目标输出是100,那么P的作用是以最快的速度达到100,把P理解为一个系数即可;而I呢?大家学过高数的,0的积分才能是一个常数,I就是使误差为0而起调和作用;D呢?大家都知道微分是求导数,导数代表切线是吧,切线的方向就是最快到至高点的方向。
这样理解,最快获得最优解,那么微分就是加快调节过程的作用了。
二、然后要知道PID算法具体分两种:一种是位置式的,一种是增量式的。
在小车里一般用增量式,为什么呢?位置式PID的输出与过去的所有状态有关,计算时要对e(每一次的控制误差)进行累加,这个计算量非常大,而明显没有必要。
而且小车的PID控制器的输出并不是绝对数值,而是一个△,代表增多少,减多少。
换句话说,通过增量PID算法,每次输出是PWM要增加多少或者减小多少,而不是PWM的实际值。
所以明白增量式PID就行了。
三、接着讲PID参数的整定,也就是PID公式中,那几个常数系数Kp,Ti,Td等是怎么被确定下来然后带入PID算法中的。
如果要运用PID,则PID参数是必须由自己调出来适合自己的项目的。
通常四旋翼,自平衡车的参数都是由自己一个调节出来的,这是一个繁琐的过程。
PID算法通俗讲解

PID算法通俗讲解PID算法是控制系统中常用的一种反馈控制算法,它主要由比例项(P),积分项(I)和微分项(D)三部分组成,即PID。
它的作用是通过对系统输出和设定值之间的偏差进行计算,产生一个控制量来调节系统的输入,使系统能够快速、准确地响应设定值,并实现稳定控制。
首先,我们来了解PID算法的三个部分。
P项(比例项)是最简单和最直观的部分,它与偏差成比例。
偏差是设定值与实际值之间的差异,P项根据偏差的大小来产生控制量。
当偏差越大时,P项产生的控制量也越大,从而加大系统输入,以快速减小偏差。
但是P项的缺点是当系统接近设定值时,偏差减小,P项产生的控制量也随之减小,导致系统响应变慢,甚至产生超调。
I项(积分项)用来修正偏差的累积量。
它与偏差的积分有关,可以修正P项产生的超调问题。
当系统存在稳态误差时,I项可以通过积分来累积偏差,产生一个持续增加的控制量,以减小稳态误差。
然而,如果I项过大,会导致系统产生过度调节,甚至引起系统不稳定。
D项(微分项)用来修正系统的动态响应。
它与偏差的变化率有关,可以预测系统的未来偏差变化,并产生一个相应的控制量来改变系统的响应速度。
当系统在达到设定值时,D项可以减小超调量,缩短系统的响应时间,提高系统的稳态性能。
然而,D项的缺点是它对噪声和干扰非常敏感,可能引起控制系统不稳定。
综上所述,PID算法的基本思想是通过将比例、积分和微分三个部分综合起来来实现对系统的控制,以期望系统的输出能够快速、准确地达到设定值,并保持在设定值附近稳定。
PID算法的关键是如何确定三个部分的权重系数,即调参问题。
一般来说,根据具体的控制对象和控制要求,可以采用经验法、试验法、模型法等方法来进行调参。
调参过程需要不断尝试和优化,以找到适合系统的最佳参数组合,从而实现最佳的控制效果。
总结起来,PID算法是一种常用的控制算法,通过比例、积分和微分三个部分的组合,对系统的输出和设定值之间的偏差进行计算,并产生一个控制量来调节系统的输入,以实现快速、准确响应设定值并保持稳定。
pid通俗易懂的解释

pid通俗易懂的解释pid,即proportional-integral-derivative,控制系统中常用的调节系统,需要利用此技术来指导被控对象达到极限配置或设定的预期状态,pid技术是工业控制中最重要的技术之一,用于控制机器的行为,以达到预定的计划。
PID技术的主要功能是调节被控对象的行为,使之更好地达到极限配置或设定的预期状态。
代码中,p是比例,i是积分,d是微分。
这三个量表示对被控对象的三种不同调整,它们分别产生有效的控制反应,从而帮助被控对象更快地达到极限配置或设定的预期状态。
比例(p)部分,也称为比例调节,是pid中最重要的部分,它通过检测错误信号(或者说,“误差”)来调节被控对象的行为。
比例的值越大,由此产生的反应就越大,因此,它可以更快地把被控对象带到预期状态。
但是,如果比例太大,就会造成过度反应,因此需要仔细调整比例大小,才能达到理想状态。
积分(i)部分,也称为积分调节,是pid中最耗时的部分。
它检测误差,并向当前运行方向积累误差,从而帮助被控对象达到预期状态。
例如,当被控对象的误差太小,而被控对象的当前运行方向正确时,积分会积累误差,从而使被控对象更快地达到预期状态。
但是,如果积分过大,可能会导致振荡,所以在使用的时候,也需要仔细调整积分的大小。
微分(d)部分,也称为微分调节,是pid中最容易理解的部分。
它检测误差,并基于误差的前后变化,调节被控对象的行为。
例如,当误差出现变化时,它会加快当前运行方向,从而帮助被控对象更快地达到预期状态。
但是,微分的值过大也会导致过度反应,所以,也需要仔细调整微分的大小,才能达到理想状态。
以上就是pid调节系统的简单介绍。
PID技术由比例、积分、微分三个量共同组成,依据不同调整,帮助被控对象更快地达到预期状态。
在使用过程中,大部分理论建议调整这三个量,以达到理想状态。
PID在实际生活中也有着广泛的应用,它可以应用于机器视觉检测、自动驾驶、工业自动化等领域,帮助机器更快地达到极限配置或设定的预期状态,从而获得更好的效果。
pid通俗易懂的解释

pid通俗易懂的解释pid(毛细管运动反应)是一种控制技术,常被应用于控制系统中以实现最佳效果。
这种技术可以调节设备的运行性能,在反馈信号被发现与设定值之间有出入时,使设备能够自动按照预期的方式运行。
PID控制技术是由一套标准方程来实现的,这一套方程即“毛细管运动反应(PID)”,它的每一部分都是由不同的概念来构筑的,同时这也是它的组成。
PID控制技术是通过不断调节设备的运行性能来控制设备的工作情况的。
这种技术包括三个参数:比例(Proportionality,简写为P),积分(Integral,简写为I)和微分(Derivative,简写为D)。
它们分别代表了在不同时期,控制系统对外界控制信号的响应特性和处理方式。
P参数是指当外界输入信号有变化时,系统输出信号有比率变化;I参数指当外界输入信号有变化时,系统输出信号有积分变化;D参数指当外界输入信号有变化时,系统输出信号有微分变化。
PID控制技术的运用可以使控制系统更加稳定,并具有持续的优化能力,使系统能够快速的调整到期望的状态。
比如热风炉的温度控制,一旦设定了期望的温度,PID控制技术就会以微分、积分、比例的参数以及延时时间让热风炉持续保持在期望温度附近。
它可以自动调节温度,使温度能够在安全范围内运行,而且保持系统的稳定性。
此外,PID控制技术也可以用于自动化设备的控制,以获得最佳的性能,比如机器人臂。
机器人臂的运动实际上是当外界传入输入信号是,跟随变化的控制信号来驱动机器人臂移动,实现期望的运动效果。
而利用PID控制技术,可以通过不断调节机器人臂的运动,使得它可以按照设定好的参数达到期望的位置,从而使得机器人臂拥有更高的精确度和速度。
总之,PID控制技术能够有效的控制系统的运行,能够使设备按照期望的方式来运行和持续的优化性能,表现出良好的稳定性。
它的实现原理非常简单,即利用P、I、D三个参数来调节设备的运行,从而得到期望的控制结果。
因此,它的应用被广泛应用于各种控制系统中,从而实现最佳的结果。
通俗易懂的PID_

{ int iError, iIncpid; //当前误差 iError = sptr->SetPoint - NextPoint; //增量计算 iIncpid = sptr->Proportion * iError //E[k]项 - sptr->Integral * sptr->LastError //E[k-1]项 + sptr->Derivative * sptr->PrevError; //E[k-2]项 sptr->PrevError = sptr->LastError; //存储误差,用于下次计算
#define HAVE_NEW_VELOCIT Y 0X01
//***************************************************** //声明 PID 实体
//*****************************************************
思,I 是 Integral,积分,D 是 Differential 微分。 打个比方,如果现在的输出是1,目标输出是100,那么 P 的作用
是以最快的速度达到100,把 P 理解为一个系数即可;而 I 呢?大家 学过高数的,0的积分才能是一个常数,I 就是使误差为0而起调和作 用;D 呢?大家都知道微分是求导数,导数代表切线是吧,切线的方 向就是最快到至高点的方向。这样理解,最快获得最优解,那么微分 就是加快调节过程的作用了。
}
//***************************************************** //增量式 PID 控制设计
//*****************************************************
pid的简单理解

pid的简单理解PID是Proportional-Integral-Derivative的缩写,即比例-积分-微分控制。
它是一种常用的控制算法,广泛应用于工业自动化领域。
PID控制器通过对被控对象的测量值与设定值之间的误差进行计算,并根据比例项、积分项和微分项的权重对控制量进行调整,以使误差最小化,从而实现对被控对象的精确控制。
在PID控制器中,比例项(P项)是根据误差的大小来调整控制量的,比例项越大,控制量的变化就越大。
积分项(I项)是根据误差的累积值来调整控制量的,积分项可以消除稳态误差,提高系统的稳定性。
微分项(D项)是根据误差的变化率来调整控制量的,微分项可以预测误差的变化趋势,从而提高系统的响应速度和稳定性。
PID控制器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤:1. 测量被控对象的实际值;2. 计算误差,即设定值与实际值之间的差异;3. 根据比例项、积分项和微分项的权重,计算控制量的调整值;4. 将调整值与当前控制量相加,得到新的控制量;5. 将新的控制量发送给被控对象,使其实际值逐渐趋近于设定值。
比例项的作用是根据误差的大小来调整控制量的变化幅度,当误差较大时,控制量的变化幅度也会较大,从而快速减小误差。
积分项的作用是根据误差的累积值来调整控制量的变化幅度,当误差存在较长时间时,积分项会逐渐增大,以消除稳态误差。
微分项的作用是根据误差的变化率来调整控制量的变化幅度,当误差的变化速度较大时,微分项会增大,以提高系统的响应速度和稳定性。
在实际应用中,PID控制器的参数调节是一个重要的环节。
通过合理地调节比例项、积分项和微分项的权重,可以使系统达到更好的控制效果。
比例项较大时,系统的响应速度会较快,但可能会引起超调现象;积分项较大时,系统的稳态误差会减小,但可能会引起震荡现象;微分项较大时,系统的稳定性会增强,但可能会引起超调现象。
因此,在实际应用中需要根据被控对象的特性和控制要求来选择合适的参数。
PID调节概念及基本原理

PID调节概念及基本原理PID调节是一种常用的自动控制算法,它可以对系统进行精确的控制,使系统输出能够准确地达到期望值。
PID是Proportional-Integral-Derivative的缩写,分别代表了比例、积分和微分三个部分。
PID调节的基本原理是根据系统的误差信号来调整控制器的输出信号,以达到使系统输出与期望值接近的目的。
具体来说,PID控制器通过比较系统输出与期望值之间的差别,计算出一个调节量,然后将这个调节量与系统输出进行相加,并作为系统的控制信号输出。
其中,比例部分的作用是根据误差信号的大小来调整输出信号的大小。
比例控制器的输出量与误差信号成正比,误差越大,输出量也就越大。
积分部分的作用是根据误差信号的时间积累来调整输出信号的大小。
积分控制器的输出量与误差信号的积分值成正比,即输出量与误差信号的累计值成正比。
积分控制器可以消除系统的静差,即系统输出不再偏离期望值。
微分部分的作用是根据误差信号的变化率来调整输出信号的大小。
微分控制器的输出量与误差信号的导数成正比,即输出量与误差信号的变化率成正比。
微分控制器可以预测系统输出的变化趋势,使得控制器能够更快地对系统进行调节。
PID调节将这三个部分的输出信号相加得到最终的控制信号,从而实现对系统的精确调节。
具体的调节过程如下:首先,根据系统输出与期望值的差别计算出误差信号;然后,分别对误差信号进行比例、积分和微分的调节,得到三个部分的输出量;最后,将三个部分的输出量相加得到最终的控制信号,输出给系统进行控制。
在PID调节中,三个部分的参数是需要根据具体系统的特性和要求进行调整的。
比例参数Kp决定了比例控制的强度,过大或过小都会导致系统的不稳定。
积分参数Ki用于调节系统的静差,过大或过小都会导致系统的振荡。
微分参数Kd用于调节系统的动态性能,过大或过小都会导致系统的超调或响应时间过长。
总结起来,PID调节是一种基于误差信号的自动控制算法,通过比例、积分和微分三个部分的调节,使系统的输出与期望值接近。
PID控制最通俗的解释与PID参数的整定方法

PID控制最通俗的解释与PID参数的整定方法PID控制是一种经典的反馈控制算法,常用于工业自动化领域。
它的基本原理是根据系统的偏差值、积分项和微分项来调整输出控制信号,以实现对系统状态的控制。
在工业领域,PID控制常用于调节温度、压力、流量等参数,以及机器人、无人驾驶车辆等设备的姿态控制。
PID控制的通俗解释是通过将系统的目标与实际输出进行比较,并根据比较结果对输出信号进行调整,使得系统的输出接近目标值。
为了更好地说明PID控制的原理,我们可以将其比喻为一个驾驶员在驾驶汽车时的控制方式。
驾驶员观察车速表,目标是将车速调整到指定的速度,那么驾驶员会采取以下几个步骤来实现控制:1. 比较目标速度与实际速度的差异:驾驶员观察车速表上的显示,将目标速度与实际速度进行比较,得到一个偏差值。
如果目标速度是60km/h,而实际速度是50km/h,那么偏差值就是10km/h。
2.调整加速或刹车力度:根据偏差值,驾驶员会调整加速或刹车的力度,以使得车速逐渐接近目标速度。
当偏差值为正时,表示实际速度低于目标速度,驾驶员会增加油门的踩下程度;当偏差值为负时,表示实际速度高于目标速度,驾驶员会减小油门的踩下程度或踩刹车。
3.跟随目标速度调整力度:为了更加精确地调整车速,驾驶员不仅会根据当前的偏差值调整力度,还会考虑过去的偏差值。
如果过去一段时间内车速一直低于目标速度,表示驾驶员的力度不够,那么他会进一步增加油门的踩下程度;反之,如果过去一段时间内车速一直高于目标速度,表示驾驶员的力度过大,那么他会稍微减小油门的踩下程度。
通过上述步骤的不断迭代,驾驶员可以逐渐将车速调整到目标速度,并保持在目标速度附近,从而实现了对车速的控制。
这种驾驶员调整车速的方式就类似于PID控制的基本原理。
PID参数的整定指的是确定PID控制器中的比例系数(Proportional)、积分系数(Integral)和微分系数(Derivative)。
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PID控制原理3个故事:看完您就明白了。
1、:PID的故事小明接到这样一个任务:有一个水缸点漏水(而且漏水的速度还不一定固定不变),要求水面高度维持在某个位置,一旦发现水面高度低于要求位置,就要往水缸里加水。
小明接到任务后就一直守在水缸旁边,时间长就觉得无聊,就跑到房里看小说了,每30分钟来检查一次水面高度。
水漏得太快,每次小明来检查时,水都快漏完了,离要求的高度相差很远,小明改为每3分钟来检查一次,结果每次来水都没怎么漏,不需要加水,来得太频繁做的是无用功。
几次试验后,确定每10分钟来检查一次。
这个检查时间就称为采样周期开始小明用瓢加水,水龙头离水缸有十几米的距离,经常要跑好几趟才加够水,于是小明又改为用桶加,一加就是一桶,跑的次数少了,加水的速度也快了,但好几次将缸给加溢出了,不小心弄湿了几次鞋,小明又动脑筋,我不用瓢也不用桶,老子用盆,几次下来,发现刚刚好,不用跑太多次,也不会让水溢出。
这个加水工具的大小就称为比例系数小明又发现水虽然不会加过量溢出了,有时会高过要求位置比较多,还是有打湿鞋的危险。
他又想了个办法,在水缸上装一个漏斗,每次加水不直接倒进水缸,而是倒进漏斗让它慢慢加。
这样溢出的问题解决了,但加水的速度又慢了,有时还赶不上漏水的速度。
于是他试着变换不同大小口径的漏斗来控制加水的速度,最后终于找到了满意的漏斗。
漏斗的时间就称为积分时间小明终于喘了一口,但任务的要求突然严了,水位控制的及时性要求大大提高,一旦水位过低,必须立即将水加到要求位置,而且不能高出太多,否则不给工钱。
小明又为难了!于是他又开努脑筋,终于让它想到一个办法,常放一盆备用水在旁边,一发现水位低了,不经过漏斗就是一盆水下去,这样及时性是保证了,但水位有时会高多了。
他又在要求水面位置上面一点将水凿一孔,再接一根管子到下面的备用桶里这样多出的水会从上面的孔里漏出来。
这个水漏出的快慢就称为微分时间看到几个问采样周期的帖子,临时想了这么个故事。
微分的比喻一点牵强,不过能帮助理解就行了,呵呵,入门级的,如能帮助新手理解下PID,于愿足矣。
故事中小明的试验是一步步独立做,但实际加水工具、漏斗口径、溢水孔的大小同时都会影响加水的速度,水位超调量的大小,做了后面的实验后,往往还要修改改前面实验的结果。
2、控制模型:人以PID控制的方式用水壶往水杯里倒印有刻度的半杯水后停下;设定值:水杯的半杯刻度;实际值:水杯的实际水量;输出值:水壶的倒处数量和水杯舀出水量;测量传感器:人的眼睛执行对象:人正执行:倒水反执行:舀水1、P 比例控制,就是人看到水杯里水量没有达到水杯的半杯刻度,就按照一定水量从水壶里王水杯里倒水或者水杯的水量多过刻度,就以一定水量从水杯里舀水出来,这个一个动作可能会造成不到半杯或者多了半杯就停下来。
说明:P比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。
2、PI 积分控制,就是按照一定水量往水杯里倒,如果发现杯里的水量没有刻度就一直倒,后来发现水量超过了半杯,就从杯里往外面舀水,然后反复不够就倒水,多了就舀水,直到水量达到刻度。
说明:在积分I控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。
对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。
为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。
积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。
这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。
因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
3、PID 微分控制,就是人的眼睛看着杯里水量和刻度的距离,当差距很大的时候,就用水壶大水量得倒水,当人看到水量快要接近刻度的时候,就减少水壶的得出水量,慢慢的逼近刻度,直到停留在杯中的刻度。
如果最后能精确停在刻度的位置,就是无静差控制;如果停在刻度附近,就是有静差控制。
说明:在微分控制D中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳,其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。
解决的办法是使抑制误差作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。
这就是说,在控制器中仅引入“比例P”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势。
这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。
所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例P+积分I+微分D (PID)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
3、看了《PID的故事》,引发了我这样一个思考:小时候,我学习骑自行车的经历至今都使我记忆犹新。
60年代初,那时候没有现在这样的各种各样的小自行车,都是28"的大杠,什么…永久‟…飞鸽‟牌等等,而且,一般的家庭有个自行车就像现在的家庭拥有一部私家轿车差不多。
借了同学爸爸的一部,在学校操场上就和同学两个人自学了起来,没有教练!可想而知,(因为个子比较矮)摔了不少跟头,车子也伤痕累累,屁股下都磨破了。
也许我不是很聪明?但是我又不认为自己是个笨学生,因为我的每门功课都在95分以上。
为什么学个自行车就这么难呢?此事过后,我就在思考:自己学骑车的过程无疑是比较差的,这样学习肯定是不可取的。
假如今后要我教别人骑自行车,我应该如何在自己痛苦经历的基础上总结?能否以最简单的方法并以最快的速度教会别人?一般教人骑车的都会这样教导:“眼睛往前看,不要看前轮。
腰不要扭!身子要坐正,”等等。
可是学骑车的人这时身临其境,紧张的是无法掌控自己的!不是吗?其实,无论学什么,学习方法很重要,教人学习的方法更重要!一个好的老师往往能影响学生的一生!复杂与简单,往往在一念之间。
于是我总结出了学自行车的十字口诀:“车身往哪倒,龙头往哪拐!”只要一拐,车身就正了。
坐上自行车,脑子里就想着这十个字,简单吧!至于其他要求,如:“眼睛往前看,不要看前轮。
腰不要扭!身子要坐正,等等”,随便你,没有任何规定和要求。
经验告诉我,再不聪明的人不出半小时,保证让你学会骑车上路。
不信你试试!一块上学,一块工作。
为什么有人成功了?而我却离成功还有一段不小的距离?正确的学习方法你掌握住了吗在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。
PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。
PID 控制,实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例(P)控制比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。
积分(I)控制在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。
对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。
为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。
积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。
这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。
因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分(D)控制在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。
其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。
解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。
这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。
所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
在PID参数进行整定时如果能够有理论的方法确定PID参数当然是最理想的方法,但是在实际的应用中,更多的是通过凑试法来确定PID的参数。
增大比例系数P一般将加快系统的响应,在有静差的情况下有利于减小静差,但是过大的比例系数会使系统有比较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。
增大积分时间I有利于减小超调,减小振荡,使系统的稳定性增加,但是系统静差消除时间变长。
增大微分时间D有利于加快系统的响应速度,使系统超调量减小,稳定性增加,但系统对扰动的抑制能力减弱。
在凑试时,可参考以上参数对系统控制过程的影响趋势,对参数调整实行先比例、后积分,再微分的整定步骤。
PID控制原理:1、比例(P)控制:比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
2、积分(I)控制:在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。
对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。
为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。
积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。
这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。
因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
3、微分(D)控制:在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。
其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。