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PID控制算法中三個(gè)系數(shù)參數(shù)的具體意義和作用
PID控制器根據(jù)給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成一個(gè)控制偏差e(t)，將偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)進(jìn)程對(duì)象進(jìn)行控制，故稱為PID控制器或PID調(diào)節(jié)器。
PID參數(shù)的基本意義
比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的選取直接影響被控制量與設(shè)定值的接近程度，所以P、I、D三個(gè)參數(shù)的整定顯得尤為重要。
比例系數(shù)KP：加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。KP越大，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度越高，對(duì)偏差的分辨率越高。但KP過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生超調(diào)，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定；KP取值過(guò)小，則會(huì)降低調(diào)節(jié)精度，尤其是響應(yīng)速度變慢，從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間，使系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性變壞。
積分系數(shù)Ti：積分環(huán)節(jié)的主要作用是確保在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)過(guò)程輸出和設(shè)定值一致。積分控制正向誤差總是導(dǎo)致控制信號(hào)增加，無(wú)論多小的負(fù)向誤差總是導(dǎo)致控制信號(hào)減小，因此，具有積分作用的控制器是使得穩(wěn)態(tài)誤差為零。Ti越小，系統(tǒng)靜態(tài)誤差消除越快，但Ti過(guò)小，在響應(yīng)過(guò)程初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過(guò)程的較大超調(diào)；若Ti過(guò)大，使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。
微分系數(shù)Td：微分環(huán)節(jié)的主要作用是改善閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于控制信號(hào)的變化引起過(guò)程輸出改變需要一定的時(shí)間，所以控制信號(hào)對(duì)誤差的反映總是滯后地影響系統(tǒng)偏差的變化率，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)誤差進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，抑制偏差向任何方向的變化。Td過(guò)大，會(huì)使響應(yīng)過(guò)程提前抑制，從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間，而且系統(tǒng)的抗干擾能力變?nèi)酢?br />
總之，PID控制體現(xiàn)著折衷的思想。其控制作用是在比例、積分、微分三種作用間進(jìn)行折衷；從時(shí)域看，PID控制器對(duì)系統(tǒng)的過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)的狀態(tài)信息的折衷利用；從頻域看，PID控制是對(duì)系統(tǒng)偏差信號(hào)中的低頻、中頻、高頻成分的折衷利用；從性能看，PID控制是在準(zhǔn)確性和快速性進(jìn)行折衷。這種折衷由操作者依照經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來(lái)把握，以此來(lái)獲得系統(tǒng)較好的綜合控制性能。由于PID的三個(gè)參數(shù)都有明確的物理意義，這給操作者進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整帶來(lái)方便。
PID控制算法是迄今為止最通用的控制策略，PID調(diào)節(jié)器是工業(yè)過(guò)程控制中最常用的控制器。由于具有簡(jiǎn)單、固定、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到普及。但由于控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性等因素，不同的控制系統(tǒng)和環(huán)境都要求PID的參數(shù)不盡相同，即使經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員也未必能快速準(zhǔn)確的調(diào)出合適的PID參數(shù)，而PID的參數(shù)在PID控制中起著至關(guān)重要的作用，因此如何簡(jiǎn)單快速的整定出適合用戶的PID參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。武漢輝達(dá)工控技術(shù)有限公司經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)積累，其相關(guān)PID控制產(chǎn)品具有良好的PID自整定功能，且自整定的成功率高，整定出的參數(shù)控溫效果好。
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