分析PID控制中参数Kp、TI、TD对系统性能的影响。

如题所述

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-stateerror)。

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。

PID控制原理:

闭环控制是根据控制对象输出反馈来进行校正的控制方式,它是在测量出实际与计划发生偏差时,按定额或标准来进行纠正的。比如控制一个电机的转速,就得有一个测量转速的传感器,并将结果反馈到控制路线上。提到闭环控制算法,不得不提PID,它是闭环控制算法中最简单的一种。

PID是比例 (Proportion) 积分 ,(Integral) 微分 ,(Differential coefficient) 的缩写,分别代表了三种控制算法。通过这三个算法的组合可有效地纠正被控制对象的偏差,从而使其达到一个稳定的状态。

以上内容参考:百度百科-PID算法

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第1个回答  2019-03-27
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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。
第2个回答  推荐于2017-11-27
所谓PID指的是Proportion-Integral-Differential。翻译成中文是比例-积分-微分。
记住两句话:
1、PID是经典控制(使用年代久远)
2、PID是误差控制()
对液压泵转速进行控制还要:
1、变频器-作为电机驱动;2、差动变压器-作为输出反馈。
PID怎么对误差控制,听我细细道来:
所谓“误差”就是命令与输出的差值。比如你希望控制液压泵转速为1500转(“命令电压”=6V),而事实上控制液压泵转速只有1000转(“输出电压”=4V),则误差: e=500转(对应电压2V)。如果泵实际转速为2000转,则误差e=-500转(注意正负号)。
该误差值送到PID控制器,作为PID控制器的输入。PID控制器的输出为:误差乘比例系数Kp+Ki*误差积分+Kd*误差微分。
Kp*e + Ki*∫edt + Kd*(de/dt) (式中的t为时间,即对时间积分、微分)
上式为三项求和(希望你能看懂),PID结果后送入电机变频器或驱动器。
从上式看出,如果没有误差,即e=0,则Kp*e=0;Kd*(de/dt)=0;而Ki*∫edt 不一定为0。三项之和不一定为0。
总之,如果“误差”存在,PID就会对变频器作调整,直到误差=0。
评价一个控制系统是否优越,有三个指标:快、稳、准。
所谓快,就是要使压力能快速地达到“命令值”(不知道你的系统要求多少时间)
所谓稳,就是要压力稳定不波动或波动量小(不知道你的系统允许多大波动)
所谓准,就是要求“命令值”与“输出值”之间的误差e小(不知道你的系统允许多大误差)
对于你的系统来说,要求“快”的话,可以增大Kp、Ki值
要求“准”的话,可以增大Ki值
要求“稳”的话,可以增大Kd值,可以减少压力波动
仔细分析可以得知:这三个指标是相互矛盾的。
如果太“快”,可能导致不“稳”;
如果太“稳”,可能导致不“快”;
只要系统稳定且存在积分Ki,该系统在静态是没有误差的(会存在动态误差);
所谓动态误差,指当“命令值”不为恒值时,“输出值”跟不上“命令值”而存在的误差。不管是谁设计的、再好的系统都存在动态误差,动态误差体现的是系统的跟踪特性,比如说,有的音响功放对高频声音不敏感,就说明功放跟踪性能不好。
调整PID参数有两种方法:1、仿真法;2、“试凑法”
仿真法我想你是不会的,介绍一下“试凑法”
“试凑法”设置PID参数的建议步骤:
1、把Ki与Kd设为0,不要积分与微分;
2、把Kp值从0开始慢慢增大,观察压力的反应速度是否在你的要求内;
3、当压力的反应速度达到你的要求,停止增大Kp值;
4、在该Kp值的基础上减少10%;
5、把Ki值从0开始慢慢增大;
6、当压力开始波动,停止增大Ki值;
7、在该Ki值的基础上减少10%;
8、把Kd值从0开始慢慢增大,观察压力的反应速度是否在你的要求内本回答被提问者采纳
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