PID控制中有三个参数:P、I、d,只有了解这三个参数的含义和作用,才能调整控制器的PID参数,使控制器达到最佳的控制效果。精通PID参数整定代表了工程技术人员的自动化技能水平,但很多人并没有真正掌握PID控制和PID参数整定。
定义:PID是“比例、积分、微分”,是一种非常常见的控制算法。当某个物理量需要“保持稳定”时,PID会有很大用处。介绍了参数在PID控制中的作用。
积分作用
控制器的积分功能设置为消除自动控制系统的残余误差。所谓积分是指随时间累加,即当有偏差输入e时,积分控制器会随时间累加偏差,即积分累加的速度与偏差e和积分速度成正比。只要偏差E存在,积分控制器的输出就会发生变化,也就是说积分始终起作用,只有偏差不存在时积分才会停止。
对于恒定偏差,调整积分动作的本质是改变控制器输出的变化率,以积分动作的输出等于比例动作的输出时的一段时间来衡量。积分时间小,意味着积分速度快,积分效果强;反之,如果整合时间长,整合效果就弱。如果积分时间为无穷大,则意味着没有积分,控制器变成纯比例控制器。
实际上积分很少单独使用,通常与比例作用一起使用,使其既有放大偏差的比例作用,又有随时间累积偏差的积分作用,作用方向一致。此时控制器的输出为:△P=Ke+△Pi,其中△P为控制器输出值的变化;Ke是比例作用引起的输出;△Pi是积分引起的输出。
差动作用
差动作用主要用于克服被控对象的滞后,常用于温度控制系统。使用控制系统时,除差动动作外,还应注意测量传递的滞后,如测温元件的选择和安装位置。在常规的PID控制器中,微分动作的输出变化与微分时间和偏差变化的速度成正比,而与偏差无关。偏差变化速度越大,差动时间越长,差动动作的输出变化越大。但如果差动作用过强,可能会因变化过快而自行引起振荡,导致控制器输出出现明显的“尖峰”或“突跳”。为了避免这种干扰,在PID调节器和DCS中可以采用微分优先的PID运算规则,即只对测量值PV进行微分。手动改变控制器给定值SP时,不会引起控制器输出的突然变化,避免了改变SP对控制系统的干扰。例如,TDC-3000,在传统的PID算法中增加了一个软开关,允许用户选择控制器在配置过程中是区分偏差还是测量值。
当输入阶跃信号时,微分器在开始时的最大输出变化与微分作用消失后的输出变化之比是微分放大系数Kd,即微分增益。差别利益的单位是时间。将微分时间设置为零将取消微分功能。
为了记住比例、积分、微分三大功能,特转录三首顺口溜供大家参考。
比例动作叮当
比例调节器,像放大器;
一个偏差来了,放大了,发出来了;
放大倍数是多少,仔细看旋钮;
比例带旋转大,放大倍数低。
整体动作叮当
重置调节器,积累技能;
只要偏差存在,积累就不会停止;
积累快慢,仔细看旋钮;
积分时间长,积分速度慢。
差别动作叮当
说到差异化,一点也不神秘;
阶跃输入来,输出跳跃;
下降快慢,旋钮看仔细;