pid控制是一个二阶线性控制器
定义:通过调整比例、积分和微分三项参数,使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。
优点
a. 技术成熟
b. 易被人们熟悉和掌握
c. 不需要建立数学模型
d. 控制效果好
e. 鲁棒性
通常依据控制器输出与执行机构的对应关系,将基本数字pid算法分为位置式pid和增量式pid两种。
(1)数字pid位置型控制算法:
由于计算机输出的u(k)可直接控制执行机构(如阀门),u(k)的值和执行机构的位置(如阀门开度)是一一对应的,因此通常称该公式为位置式pid控制算法。
缺点:每次输出均与过去的状态有关,计算时要对e(k)进行累加,计算机运算工作量大。
(2)数字pid增量型控制算法:
执行机构需要的是控制量的增量(例如驱动步进电机)时,数字控制器的输出只是控制量的增量,该公式称为增量式pid控制算法。
没有本质区别,就是数字pid的两种不同 表示形式而已,在计算一些题目时,根据题的具体内容选择适合的方法,
位置型需要历次的偏差信号,而增量型只需一个增量信号即可。位置型计算繁琐,保存e占用很多内存,控制不方便。
增量型误动作小,易于实现手动/自动的无扰动切换,不产生积分失控。但是缺点在于积分截断效应大,溢出影响大。
区别:
(1)位置式pid控制的输出与整个过去的状态有关,用到了误差的累加值;而增量式pid的输出只与当前拍和前两拍的误差有关,因此位置式pid控制的累积误差相对更大;
(2 )增量式pid控制输出的是控制量增量,并无积分作用,因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象,如步进电机等,而位置式pid适用于执行机构不带积分部件的对象,如电液伺服阀。
(3 )由于增量式pid输出的是控制量增量,如果计算机出现故障,误动作影响较小,而执行机构本身有记忆功能,可仍保持原位,不会严重影响系统的工作,而位置式的输出直接对应对象的输出,因此对系统影响较大。
位置型pid优点: 增量型pid优点:
(1)由于计算机输出增量,所以误动作影响小,必要时可用逻辑判断的方法去掉;
(2 )增量设计只与本次的偏差值有关,与阀门原来的位置无关,因而增量算法易于实现手动/自动无扰动切换。
(3 )不产生积分失控,所以容易获得较好的调节品质。
增量控制缺点:
(1)积分截断效应大,有静态误差;
(2 )溢出的影响大。因此,应该根据被控对象的实际情况加以选择。
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