现场总线调参小技巧PID口诀助你一箭穿心
(一)PID基本概述:
PID算法是一种闭环控制方法。实现这个算法时,我们需要在硬件上有反馈循环,比如控制电机的转速,就得有一个测量转速的传感器,将结果反馈到控制路径上。在接下来的讨论中,我将以转速控制为例。
PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)三种控制方式。但并不是所有情况都必须使用这三种方式,有时候也可以只用PD或PI,甚至只有P就能完成简单的闭环调整。我曾经对闭环系统的理解非常浅显,只是简单地减少当前差距,但现在我知道这是最基础的一种闭环调整策略。
proportion(P)、integral(I)、derivative(D)的作用各异:
比例项反应的是系统当前偏差e(t),如果系数设得太大,可能会加快调节速度和减少误差,但过大的比例可能导致系统不稳定。
积分项消除的是累计偏差,使系统达到无误差状态,因为有任何误差,积分都会进行调节直至没有误差。
微分项反应的是偏差信号变化率e(t)-e(t-1),它具有预见性,可以提前预防偏差产生,因此适用于提高动态性能。但微分对噪声很敏感,加强微分可能降低抗干扰能力。
P、I、D参数选择:根据实际目标系统来调试出最佳PID参数。
(二)常用控制规律特点:
比例控规则P:采用P控能快速克服扰动,它影响输出值迅速,但无法保持在理想数值附近,不利于稳定操作。它适用于通道滞后小、负荷变化不大且要求不高的情况,如水泵房冷热水池水位或油泵房油罐油位等。
比例积分控规则(PI): 在工程应用中,PI控最为普遍。积分消除了比例带来的余缺,这个规则适合通道滞后较小且负荷变化不大的场合,如流量调节或供油管流量等温度调节等。
比例微分控规则(PD): 微分具有超前的效果,对容量滞后的通道引入微 分参与,可提升系统动态性能。因此,在时间常数较大的场合可选用PD控,如加热温度或成份混合等。此外,对纯滞后较多区域内不能单独使用微 分,而对于周期性振动及噪声信号,则应谨慎应用PD控。
例子: 积分类似与比类似与比
5.,,,
6.,,,
7.,
(三)PID参数调整口诀:
要找到最佳参数,从小到大顺序查找先是比例,再加入积 分最后再考虑微 分。如果曲线振荡频繁,要放大比例度盘,让曲线漂浮;若曲线偏离回复慢,要往小扳;增加积 分时间让波动周期长;再次增加使振荡频率变快,然后降低微 分时间以得到理想波形,并分析四比一,看是否需要二次调整,以保证质量不会降低。如果希望响应更快,可以增大P减少I;相反,如果想要响应变慢,可以减小P增大I。此外,如果比例过大会引起震荡,而如果积 分过大会造成迟缓,所以我们必须平衡这些因素。