1樓:匿名使用者
pid控制方式好象是最佳的控制調節.它是由p調節的比例增益和抑制超調量的d調節回,以及消除答
穩定偏差的i調節來決定的調節.
與控制量能否很快接近目標值,修正操作產生超調時是否能立即返回保持穩定,以及能否消除穩定偏差有關吧.
2樓:匿名使用者
p:proportion比例調節作用
i:integration積分調節作用
d:differentiation微分調節作用
pid調整中 p i d 各代表什麼?(詳細) p值設大後, op輸出是增大還是減小啊?
3樓:匿名使用者
pid控制器由比例單元(p)、積分單元(i)和微分單元(d)組成。
p值設大後, op輸出是增大的。
1、比例p控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差訊號成比例關係。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差。
2、積分i控制
為了消除穩態誤差,在控制器中必須引入「積分項」。積分項對誤差取決於時間的積分,隨著時間的增加,積分項會增大。
這樣,即便誤差很小,積分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小,直到等於零。因此,比例+積分(pi)控制器,可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。
3、微分d控制
在微分控制中,控制器的輸出與輸入誤差訊號的微分(即誤差的變化率)成正比關係。
自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性元件(環節)或有滯後(delay)元件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落後於誤差的變化。
解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化「超前」,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。具有比例+微分的控制器,就能夠提前使抑制誤差的控制作用等於零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重超調。
所以對有較大慣性或滯後的被控物件,比例+微分(pd)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。
4樓:匿名使用者
p代表比例運算、i代表積分運算、d代表微分運算。
所以你把p值設大後,op輸出當然是增大了。
5樓:挪威的影子
pid控制的原理和特點
在工程實際中,應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制,簡稱pid控制,又稱pid調節。pid控制器問世至今已有近70年曆史,它 以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控物件的結構和引數不能完全掌握,或得不到精確的數學模型時,控制理論的 其它技術難以採用時,系統控制器的結構和引數必須依靠經驗和現場除錯來確定,這時應用pid控制技術最為方便。
即當我們不完全瞭解一個系統和被控物件,或 不能通過有效的測量手段來獲得系統引數時,最適合用pid控制技術。pid控制,實際中也有pi和pd控制。pid控制器就是根據系統的誤差,利用比例、 積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例(p)控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差訊號成比例關係。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差(steady-state error)。
積分(i)控制
在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差訊號的積分成正比關係。對一個自動控制系統,如果在進入穩態後存在穩態誤差,則稱這個控制系統是有穩態誤差的 或簡稱有差系統(system with steady-state error)。為了消除穩態誤差,在控制器中必須引入「積分項」。
積分項對誤差取決於時間的積分,隨著時間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積 分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小,直到等於零。因此,比例+積分(pi)控制器,可以使系統在進入穩態後無穩 態誤差。
微分(d)控制
在微分控制中,控制器的輸出與輸入誤差訊號的微分(即誤差的變化率)成正比關係。 自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性元件(環節)或有滯後(delay)元件,具有抑制誤差的作用, 其變化總是落後於誤差的變化。
解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化「超前」,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。這就是說,在控制器中僅引入 「比例」項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是「微分項」,它能**誤差變化的趨勢,這樣,具有比例+微分的控制器,就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等於零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控物件,比例+微分(pd)控制器能改善系統在 調節過程中的動態特性。
6樓:匿名使用者
在pid運算中,輸入輸出之間通過什麼來量化呢?
比如輸入的溫度偏差ek範圍是0~200攝氏度,輸出要求在0~1之間,增量式pid運算是直接對溫度偏差資料進行計算,得到的結果不會是在0~1之間的,那麼結果△u應該做什麼樣的量化處理使之範圍在0~1之間呢?求dx介紹下。
ps:下面是網上找的別人的經驗介紹,有點似懂非懂的感覺
具體應用中的數值量化處理:
上面只是控制演算法的數學方法,似乎有點抽象,在具體的控制專案中怎樣對應呢?也就是具體的量化問題。下面舉一個在溫度控制中的處理方法。
對於加溫的溫度控制可以採用調節供電電壓或在一定的時間迴圈週期內的供電時間比例來調節加溫控制溫度,一般以調節加溫時間比例比較簡單,也是控制上比較常用的方法。調壓法控制的原理是通過可控矽的處罰相位角達到對電壓的調節,這個電壓是指有效電壓,直觀上就是對一個正弦波形的前邊切掉一塊,用不同的切割位置以保留剩餘的面積。為了敘述方便,我們還是採用控制時間比例的辦法:
我們設定一個標準的加溫週期,例如2分鐘,我們就在這個兩分鐘週期內對輸出進行控制,也就是說在這個2分鐘內加溫多少時間,全速加溫就是連續整個週期(2分鐘)都加溫,當然停止加溫就是完全不輸出,根據我們的計算可以讓加溫時間在0-2分鐘內變化,比如計算所得我們在這一個週期內應該加溫1分30秒,經過兩分鐘以後再測量被加溫物體的溫度,通過計算我們應該加溫1分28秒,等等等等,這裡除了加溫以外的時間就是不加溫,等等下一個週期到來,再進行實際測量計算下一週期我們的輸出量,周而復始,不斷地修正我們的輸出量,以達到對溫度有效控制。
為了對應我們的程式處理上的方便,我們在程式內部一般並不是用時分秒來計算的,通常我們會使用系統的一個定時器用於系統全部時鐘,例如顯示重新整理、鍵盤掃描等,相對於計算來說,我們的控制週期比較長,所以我們可以對2分鐘進行細分,例如我們用每分鐘進行100等分,則兩分鐘就是200等分,用於我們的溫度控制,這樣的輸出比例的變化已經足夠了,我們可以有200個輸出等級了。取200的另一個好處是,對應於我們的8位微控制器剛好可以在一個位元組內進行運算,程式簡單運算速度快。當需要改變我們的定時週期時,有些不同的加熱物件,例如較大熱慣性的加熱物件時,可能2分鐘週期太短了,我們可以通過修改基本定時常數的辦法來實現,而保持我們的200等分不變。
我們對2分鐘進行200等分,算一下他的每一個基本單位的具體時間?
to=60*2/200=0.6s=600ms
這對於微控制器來說太長了,因為如果我讓我的定時器做到這麼慢的定時週期就幹不了別的事了,為了顯示、鍵盤等的處理一般我們定時在5-10ms,所以就需要另外設定一個變數ttempl在每一個定時中斷髮生時對ttempl 計數。例如我的系統定時器的定時常數對應於10ms,則設定ttempl在達到60的時候才確認是達到600ms了,才作為一個基本的輸出時間單位。對應於總週期的修改,我們的200等分可以不用修改,而只要修改我們的變數ttempl的判斷邊界就可以了,例如對應於2分鐘時是60,則在3分鐘為週期時邊界改為90就行了,定下了我們的基本控制時間解析度以後,我們的計算就可以不用改變了。
當然,根據您的具體物件也可以修改這個等分數,我這裡只是作為一個舉例:例如200等分。
溫控儀器不離開測溫器件,無論用什麼測溫器件(感測器),對於控制上來說,首先需要將測到的值換算為溫度資料,一般我們國內都採用攝氏度°C,工業上使用的測溫器件一般都是非線性的器件,經過放大、a/d轉換所得到的電壓資料與溫度呈非線性關係,存在著微小的差異,一般採用電壓值表的辦法獲得實際溫度,這個**是以每一個溫度點上的電壓值來表述的,由於我們的微控制器rom的大小限制,這個**也不可能做得很細,基本上以度作為間隔,也就是說直接查表只能獲得度為單位的溫度值,而實際測量的溫度可能是介於t與t+1度之間,在pid控制計算上,這樣的解析度是不夠的,所以我們還需要進一步獲得具體的溫度精確資料,一般採用將t與t+1之間的電壓差和ad實際值(mv)進行定分比分點的辦法(更精確的是採用二次插值計演算法)獲得溫度的精確數值,也就是獲得小數部分。如果能夠做到1/10度的溫度解析度精度就可以基本滿足控制運算要求了,所以我們可以用定點數的辦法處理。不採用浮點數是因為微控制器的運算速度不適合用浮點數,定點數處理,就是將溫度的內部運算單位放大10倍,在用於顯示的時候再除以10也就是固定顯示一個小數點位置。
如果想讓我們的控制做的更好,還可以再提高溫度的內部精度,例如精確到1/100度,這也是現在高階溫控儀採用的精度,但在通常情況下這個精度似乎有點過剩。
pid的三個基本引數 kp,ki,kd,一般由試驗確定,根據我們的實際工作物件去初步確定,然後在實際執行過程中進行調節,以達到相對理想的效果,為了達到比較好的控制效果,這三個引數一般不採用整數,但同時為了減輕微控制器的運算量,通常採用2的整倍數放大的辦法確定這些引數,在運算結果中再除以2的整倍數,因為微控制器運算中可以用移位來完成,速度比較快,常用的是8倍或16倍放大,注意這三個引數採用相同的放大比例。程式設計的過程中自己從頭到尾要清楚我的引數是經過放大了的,就不會忘記對運算結果還原。
通過怎樣的運算來獲得2-200加溫比例資料呢?很簡單,為了說明這個問題,我們先假定只考慮最簡單的比例控制演算法,假定我們的控制範圍是在200度,則設定溫度與實踐溫度的差的最大值就是200(度),我們就用他去輸出,這時的引數kp=1,當我們為了提高加熱速度,而使受控制的區域縮小,例如只控制50度範圍,如目標溫度設定為230,我們控制的範圍就在180-230範圍內,這時的差值不夠200,我們就把計算得到的數字乘以4就得到0-200的資料了,假定當前實測溫度為222,則230-222=8再乘以4算得32,這就作為我們的輸出比例資料。當然我們這裡還沒有考慮超溫的情況,計算產生了負數。
這一部分將作為我們控制輸出的基本量,上面的計算是對應於kp=4de ,再加入微分和積分項,這時我們的kp可以基本保持不變。kp在這裡基本確立了我們的起始控制點到目標值之間的控制範圍,微分和積分項在這裡只是作為附加部分,基本不影響控制範圍。當溫度突然下降一度時,我們希望補上多少比例區進行下一輪的加熱呢?
這就是微分系數:早我經過這麼久的控制,目標溫度還是低了一點,我希望用多少的比例去彌補這個長期欠溫呢?這就是積分常數,我想你已經大概已經確定了這些資料了。
一句話,比例常數決定我們參與在目標點以前真正控制的範圍,kp=基本時間總週期/控制範圍。ki,kd是您希望的反應對策速度,看你有沒有耐心去逐步達到穩定點,過激了會起反作用的,過於膽小怕事是達不到預期目標的。
最後,在計算結果交付於輸出之前,還需要進行一些修正,例如當計算結果大於200時按200輸出,計算結果小於零時按零輸出。
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