PID控制表达式的两种形式介绍

PID控制表达式的两种形式介绍

目录

1.标准形式[1]

2.一般形式[2]

参考文献

1.标准形式[1]

式中:Kp为比例系数,Ti为积分时间常数,Td为微分时间常数。

(1)、Kp表示比例系数

KP较大时,即比例作用较强,系统会较快对误差做出反应。KP较小时,即比例作用较弱,系统对误差做出反应较慢。

(2)、Kp*1/Ti 表示积分系数

当Ti 较小时,即积分作用较强,系统会更快地对稳态误差作出反应。当Ti​ 较大时,即积分作用较弱,系统对稳态误差反应较慢。

(3)、Kp*Td表示微分系数

当Td​ 较大,即微分作用较强,系统对误差变化的响应会更强,这意味着控制器对快速变化的误差更敏感,有助于迅速抑制超调和振荡。当Td​ 较小,即微分作用较弱,系统对误差变化的响应会减弱,这在某些情况下可以避免对微小噪声过于敏感,从而避免不必要的控制输出波动。

优点:

简化调节:只需调整一个增益参数 Kp​ 即可整体调节控制器的响应强度。参数规范化:参数 Ti 和 Td​ 保持时间常数形式,更易理解和调节。一致性:确保比例、积分和微分项在相同的增益尺度上进行调节,保证控制器响应的一致性和稳定性。

2.一般形式[2]

式中:Kp为比例系数,Ki为积分系数,Kd为微分系数。

(1)、Kp表示比例系数

在比例控制中,控制器的输出与输入误差信号成比例关系。然而仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)[1]。

(2)、 Ki 表示积分系数

在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。当系统中存在稳态误差,在控制器中引入“积分项”。由于积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差[1]。

(3)、Kd 表示微分系数

在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性[1]。

优点:

独立调节:可以独立调整每个参数,以更精细地控制比例、积分和微分项的作用。灵活性:能够根据具体需求独立优化每个控制作用的强度。

缺点:

复杂度增加:需要单独调节三个增益参数,增加了参数调节的复杂度。调节困难:独立调整可能导致比例、积分和微分项之间的相互作用不协调,增加调节难度。一致性问题:独立调节可能导致比例、积分和微分项的增益不一致,影响控制系统的稳定性。

参考文献

[1].PID控制算法介绍与C程序实现_pid控制程序-CSDN博客

[2].一文搞懂PID控制算法_pid算法-CSDN博客

相关推荐

部落冲突植物生长机制 你不知道的障碍物相关知识
365bet亚洲版官

部落冲突植物生长机制 你不知道的障碍物相关知识

📅 10-06 👁️ 7095
windows系统下载好装不了
office365无法打开word

windows系统下载好装不了

📅 07-19 👁️ 1595
纪晓岚杜小月最后在一起了吗?杜小月真正结局是什么?
office365无法打开word

纪晓岚杜小月最后在一起了吗?杜小月真正结局是什么?

📅 08-09 👁️ 6682