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什么叫PID调节器
点击次数:965 发布时间:2016-02-22
          一个自动控制系统要能很好地完成任务,首先必须工作稳定,同时还必须满足调节过程的质量指标要求。

    即:系统的响应快慢、稳定性、zui大偏差等。很明显,自动控制系统总希望在稳定工作状态下,具有较高的控制质量,我们希望持续时间短、超调量小、摆动次数少。为了保证系统的精度,就要求系统有很高的放大系数,然而放大系数一高,又会造成系统不稳定,甚至系统产生振荡。反之,只考虑调节过程的稳定性,又无法满足精度要求。因此,调节过程中,系统稳定性与精度之间产生了矛盾。

    如何解决这个矛盾,可以根据控制系统设计要求和实际情况,在控制系统中插入“校正网络”,矛盾就可以得到较好解决。这种“校正网络”,有很多方法完成,其中就有PID方法。

  简单的讲,PID“校正网络”是由比例积分PI和比例微分PD"元件组"成的。为了说明问题,这里简单介绍一下比例积分PI和比例微分PD

微分:

  从电学原理我们知道,当脉冲信号通过RC电路时,电容两端电压不能突变,电流超前电压90°,输入电压通过电阻R向电容充电,电流在t1时刻瞬间达到zui大值,电阻两端电压Usc此刻也达到zui大值。随着电容两端电压不断升高,充电电流逐渐减小,电阻两端电压Usc也逐渐降低,zui后为0,形成一个锯齿波电压。这种电路称为微分电路,由于它对阶跃输入信号前沿“反应”激烈,其性质有加速作用。

积分:

  我们再来看,脉冲信号出现时,通过电阻R向电容充电,电容两端电压不能突变,电流在t1时刻瞬间达到zui大值,电阻两端电压此刻也达到zui大值。电容两端电压Usc随着时间t不断升高,充电电流逐渐减小,zui后为0,电容两端电压Usc也达到zui大值,形成一个对数曲线。这种电路称为积分电路,由于它对阶跃输入信号前沿“反应”迟缓,其性质是“阻尼”缓冲作用。

    结论:

  PID调节器实际是一个放大系数可自动调节的放大器,动态时,放大系数较低,是为了防止系统出现超调与振荡。静态时,放大系数较高,可以蒱捉到小误差信号,提高控制精度。

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