PID学习笔记——2021.3.20
PID原理
一文读懂PID控制算法(抛弃公式,从原理上真正理解PID控制)
PID系数调节
- 比例环节
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P参数越小比例作用越强,动态响应越快,消除误差的能力越强。
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由于实际系统是有惯性的,比例作用不宜太强,比例作用太强会引起系统振荡不稳定。
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P参数的大小应在以上定量计算的基础上根据系统响应情况,现场调试决定,通常将P参数***由大向小调***,以能达到最快响应又无超调(或无大的超调)为最佳参数。
- 积分环节
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由于实际系统是有惯性的,输出变化后,y(t)值不会马上变化,须等待一段时间才缓慢变化,因此积分的快慢必须与实际系统的惯性相匹配
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惯性大、积分作用就应该弱,积分时间I就应该大些,反之而然。如果积分作用太强,积分输出变化过快,就会引起积分过头的现象,产生积分超调和振荡。
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I参数也是***由大往小调***,即积分作用由小往大调,观察系统响应以能达到快速消除误差,达到给定值,又不引起振荡为准。
- 微分环节
- D越大,微分作用越强,D越小,微分作用越弱。系统调试时通常把D***从小往大调***,具体参数由试验决定。
- 微分作用可以在产生误差之前一发现有产生误差的趋势就开始调节,是提前控制,所以及时性更好,可以最大限度地减少动态误差,使整体效果更好。
- 但微分作用只能作为比例和积分控制的一种补充,不能起主导作用,微分作用不能太强,太强也会引起系统不稳定,产生振荡,微分作用只能在P和I调好后再由小往大调,一点一点试着加上去。
在低频段,主要是PI控制规律起作用,提高系统型别,消除或减少稳态误差;在中高频段主要是PD规律起作用,增大截止频率和相角裕度,提高响应速度。因此,控制器可以全面地提高系统的控制性能。
PID控制器的参数整定
- 理论计算整定法
依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。
- 工程整定方法
主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行
主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。
临界比例法
步骤如下:
- 首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;
2.