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PID全稱 |
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作者：楊宏鵬 發(fā)布時(shí)間：2007年8月11日 |
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PID全稱比例（proportion）-積分（integral）-微分（derivative）控制器，是自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最經(jīng)典應(yīng)用最廣泛的一種控制器，實(shí)際上是一種算法。
任何閉環(huán)的控制系統(tǒng)都有它固有的特性，可以有很多種數(shù)學(xué)形式來(lái)描述它，如微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間方程等。但這樣的系統(tǒng)如果不做任何的系統(tǒng)改造很難達(dá)到最佳的控制效果，比如快速性穩(wěn)定性準(zhǔn)確性等。為了達(dá)到最佳的控制效果，我們?cè)陂]環(huán)系統(tǒng)的中間加入PID控制器，改造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性，并且調(diào)整PID參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)（雖然算法有很多種，但最經(jīng)典的還是PID）。
PID算法本身就有很多種結(jié)構(gòu)，但歸根到底離不了P、I、D三個(gè)參數(shù)。我們?cè)谶@里不討論具體的算法怎么實(shí)現(xiàn)、怎么編寫(xiě)，我們只想以最通俗的說(shuō)法讓大家知道按照什么樣的原則去調(diào)整這三個(gè)參數(shù)達(dá)到最佳控制效果。
任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要任務(wù)是要穩(wěn)（穩(wěn)定）、快（快速）、準(zhǔn)（準(zhǔn)確）的響應(yīng)命令。PID調(diào)整的主要工作就是如何實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)。以下是個(gè)人對(duì)PID調(diào)整的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和想法。
增大比例系數(shù)P將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個(gè)理想的數(shù)值，不良的結(jié)果是雖較能有效的克服擾動(dòng)的影響，但有余差出現(xiàn)，過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差，它能對(duì)穩(wěn)定后有累積誤差的系統(tǒng)進(jìn)行誤差修整，減小穩(wěn)態(tài)誤差。微分具有超前作用，對(duì)于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項(xiàng)設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對(duì)于提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，有著顯著效果，它可以使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，動(dòng)態(tài)誤差減小。綜上所述，P---比例控制系統(tǒng)的響應(yīng)快速性，快速作用于輸出，好比"現(xiàn)在"（現(xiàn)在就起作用，快），I---積分控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，消除過(guò)去的累積誤差，好比"過(guò)去"（清除過(guò)去積怨，回到準(zhǔn)確軌道），D---微分控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有超前控制作用，好比"未來(lái)"（放眼未來(lái)，未雨綢繆，穩(wěn)定才能發(fā)展）。當(dāng)然這個(gè)結(jié)論也不可一概而論，只是想讓初學(xué)者更加快速的理解PID的作用。
在調(diào)整的時(shí)候，你所要做的任務(wù)就是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)允許的情況下，在這三個(gè)參數(shù)之間權(quán)衡調(diào)整，達(dá)到最佳控制效果，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)快準(zhǔn)的控制特點(diǎn)。
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