什麼是PID算法?

PID全稱比例-積分-微分控制器,將偏差的比例(Proportion)、積分(Integral)和微分(Differential)通過線性組合構成控制量,用這一控制量對被控對象進行控制,這樣的控制器稱 PID控制器。

什麼是PID算法?


PID控制原理

Proportion:比例,對輸入偏差乘一個係數。

Integral:積分,對輸入偏差進行積分運算。

Differential:微分,對輸入偏差進行微分運算。

如果現在的輸出是1,目標輸出是100,那麼P 的作用是以最快的速度達到100,把 P理解為一個係數即可;0的積分才能是一個常數,I 就是使誤差為0而起調和作用;微分是求導數,導數代表切線,切線的方向就是最快到至高點的方向,最快獲得最優解,那麼微分就是加快調節過程的作用。

比例控制

作用:對當前時刻的偏差信號e(t)進行放大或衰減,控制作用的強弱取決於比例係數;

特點:Kp越大系統動態特性越好,但Kp過大y(t)可能會引起系統振盪使穩定性變差,也有可能出現比例飽和現象。

缺點:不能消除靜態誤差。

積分控制

作用:通過對誤差累積的作用影響控制量,並通過系統的負反饋作用減小偏差;

特點:與e(t)存在全部時段有關,只要有足夠的時間,積分控制將能夠消除穩態誤差。

缺點:不能及時地克服擾動的影響。

微分控制

作用:有助於減小超調和調整時間,改善系統的動態品質;

特點:反應e(t) 變化的速度,在偏差剛剛出現時產生很大的控制作用,具有超前控制作用;

缺點:不能消除系統的穩態誤差。

由於計算機控制是一種採樣控制,它只能根據採樣時刻的偏差計算控制量,而不能像模擬控制那樣連續輸出控制量,進行連續控制。式中的積分項和微分項不能直接使用,必須進行離散化處理。離散化處理的方法為:以T 作為採樣週期,作為採樣序號,則離散採樣時間對應著連續時間,用矩形法數值積分近似代替積分,用一階後向差分近似代替微分。

增量式PID:

由於前面推出的公式在積累時間較長時,計算量太大,所以推出增量式PID。

PID調參

參數整定找最佳,從小到大順序查;

先是比例後積分,最後再把微分加;

曲線振盪很頻繁,比例度盤要放大;

曲線漂浮繞大彎,比例度盤往小扳;

曲線偏離回覆慢,積分時間往下降;

曲線波動週期長,積分時間再加長;

曲線振盪頻率快,先把微分降下來;

動差大來波動慢,微分時間應加長;

理想曲線兩個波,前高後低四比一;

一看二調多分析,調節質量不會低。


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