PID調節儀器控製的原理和特點
日期：2025-02-03 22:58
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摘要：
PID調節儀器控製的原理和特點
在工程實際中，應用*為廣泛的調節器控製規律為比例、積分、微分控製，簡稱PID控製，又稱PID調節。PID控製器問世至今已有近70年曆史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控製的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到**的數學模型時，控製理論的其它技術難以采用時，係統控製器的結構和參數必須依*經驗和現場調試來確定，這時應用PID控製技術*為方便。即當麻豆最新网址在线观看不完全了解一個係統和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得係統參數時，*適合用PID控製技術。PID控製，實際中也有PI和PD控製。PID控製器就是根據係統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控製量進行控製的。
1.比例（P）控製
比例控製是一種*簡單的控製方式。其控製器的輸出與輸入誤差信號成比例關係。當僅有比例控製時係統輸出存在穩態誤差（Steady-stateerror）。
2.積分（I）控製
在積分控製中，控製器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關係。對一個自動控製係統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控製係統是有穩態誤差的或簡稱有差係統（Systemwith Steady-stateError）。為了消除穩態誤差，在控製器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控製器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。因此，比例+積分（PI）控製器，可以使係統在進入穩態後無穩態誤差。
3.微分（D）控製
在微分控製中，控製器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關係。自動控製係統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件（環節）或有滯後（delay）組件，具有抑製誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑製誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑製誤差的作用就應該是零。這就是說，在控製器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨
勢，這樣，具有比例+微分的控製器，就能夠提前使抑製誤差的控製作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例+微分（PD）控製器能改善係統在調節過程中的動態特性。
4.PID控製器的參數整定
PID控製器的參數整定是控製係統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控製器的比例係數、積分時間和微分時間的大小。PID控製器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據係統的數學模型，經過理論計算確定控製器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控製係統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控製器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控製器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控製器參數，都需要在實際運行中進行*後調整與完善。現在一般采用的是臨界比例法。
5.利用該方法進行 PID控製器參數的整定步驟如下：
（1）首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓係統工作﹔
（2）僅加入比例控製環節，直到係統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，記下這時的比例放大係數和臨界振蕩周期﹔（3）在一定的控製度下通過公式計算得到PID控製器的參數。
