PID控制的基本原理
pid控制原理是什么
pid控制原理是什么
PID控制原理是什么。
PID控制器是一种广泛应用于工业控制系统中的控制器，它通过对系统的反馈
信号进行处理，以实现对系统的精确控制。
PID控制器由比例（P）、积分（I）、
微分（D）三个部分组成，通过对这三个部分的合理调节，可以实现对系统的快速
响应、稳定性和鲁棒性。
首先，我们来介绍一下PID控制器的三个部分。
比例部分是根据偏差的大小来
调节控制量的大小，它能够快速地对系统做出反应，但不能消除稳态误差；积分部分是根据偏差的累积值来调节控制量的大小，它能够消除稳态误差，但会导致系统的超调和震荡；微分部分是根据偏差的变化率来调节控制量的大小，它能够提高系统的稳定性，但会增加系统的灵敏度。
PID控制器的工作原理是通过对系统的误差信号进行处理，产生控制量，使系
统的输出信号与期望值尽可能接近。
具体来说，当系统的输出信号与期望值存在偏差时，PID控制器会根据比例、积分和微分三个部分的调节，生成一个合适的控制量，通过作用于执行机构，使系统的输出信号逐渐趋向期望值。
在实际应用中，PID控制器通常需要根据系统的特性进行参数调节，以达到最
佳的控制效果。
比例增益的大小决定了系统的灵敏度和超调量，积分时间常数决定了系统的稳态误差消除能力，微分时间常数决定了系统的抑制震荡能力。
通过合理地调节这些参数，可以使PID控制器在不同的系统中都能够达到理想的控制效果。
总的来说，PID控制原理是基于对系统的反馈信号进行处理，通过比例、积分
和微分三个部分的合理调节，实现对系统的精确控制。
PID控制器在工业控制系统
中有着广泛的应用，能够满足不同系统的控制需求，是一种非常重要的控制方法。
PID调节概念及基本原理
PID调节概念及基本原理PID调节是一种常用的闭环控制算法，用于实现对控制对象的稳定控制和精确调节。
PID是Proportional-Integral-Derivative的缩写，即比例积分微分控制。
PID调节的基本原理是根据反馈信号与设定值之间的误差，以及误差的变化率进行计算，最终得到控制信号，使系统的输出与设定值之间的误差减小到最小，并保持稳定。
在PID调节中，比例控制的作用是根据反馈信号与设定值之间的差距来生成控制信号。
比例增益可以控制系统的响应速度，比例控制会根据误差大小放大或缩小输出信号，使系统更快地接近设定值。
然而，仅仅使用比例控制可能会导致系统产生超调或振荡。
为了消除超调和振荡，积分控制被引入。
积分控制通过对误差的累积进行补偿，使系统在长时间的运行中与设定值更为接近。
积分增益可以根据误差的累积程度来调整。
在实际应用中，往往只使用比例和积分控制还不够，这是因为比例控制对于系统的响应速度有明显的影响，积分控制对于消除稳态误差有很好的效果，但过分强调积分控制会导致系统的反应过慢。
为了进一步提高控制系统的性能，导数控制被引入。
导数控制根据误差的变化率来生成控制信号，它可以对系统的短期响应速度进行调整。
通过根据误差变化率来调整输出信号，导数控制可以使系统对于快速变化的设定值更为敏感。
然而，导数控制对于测量误差的噪声十分敏感，因此很少单独使用。
PID调节通过比例、积分和导数控制的相互作用来实现对控制系统的精确调节和稳定控制。
比例控制负责快速响应设定值的变化，积分控制消除稳态误差，导数控制提高系统对于快速变化的响应速度。
PID调节的输出信号可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫ e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为输出信号，Kp、Ki、Kd分别为比例、积分和导数增益，e(t)为误差，de(t)/dt为误差的变化率。
PID控制器的参数调整是一个重要的过程，合适的参数可以使系统响应速度快、稳定性好，而参数不当则可能导致系统不稳定或者反应缓慢。
pid自动控制原理
pid自动控制原理
PID自动控制是一种常用的控制方法，它的原理是通过不断调整控制器的输出值，使得被控制对象的输出值尽可能接近于期望值。
PID控制器由三个部分组成：比例部分（P部分）、积分部分（I部分）和微分部分（D部分）。
1. 比例部分（P部分）根据被控制对象的当前值与期望值之间的差异来产生输出。
它乘以一个比例系数Kp，该系数决定了输出值对差异大小的敏感程度。
P部分的作用是对差异进行放大，越大差异越大，输出也越大。
2. 积分部分（I部分）根据被控制对象的历史错误累积来产生输出。
它乘以一个积分时间Ti，该参数决定了输出对积累误差的敏感程度。
I部分的作用是对累积误差进行放大，比例控制无法完全消除的稳态误差可以通过I部分来消除。
3. 微分部分（D部分）根据被控制对象的系统响应速度来产生输出。
它乘以一个微分时间Td，该参数决定了输出对系统响应速度的敏感程度。
D部分的作用是对系统的瞬态响应进行调节，使其变化更加平缓。
PID控制器的输出值由三部分的加权和组成：输出值 = P部分输出 + I部分输出 + D部分输出。
其中，每个部分的输出都是根据被控制对象的状态和控制器的参数计算获得的。
通过不断调整比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td的大小，可以使得PID控制器的输出值逐渐接近于期望值，从而实现对被控制对象的自动调节。
PID控制在电气工程中的应用
PID控制在电气工程中的应用PID控制器是一种经典的控制器，它在电气工程领域中得到广泛应用。
PID控制器可以根据实际的反馈信号来调整输出信号，以达到控制系统的稳定性、精确性和鲁棒性。
本文将探讨PID控制在电气工程中的应用，并分析其优势和限制。
一、PID控制的基本原理及结构PID控制器是由比例项、积分项和微分项组成的。
比例项可根据误差信号直接调整输出信号，积分项可以累积误差信号，微分项则利用误差信号的变化率来调整输出信号。
PID控制器的输出信号可以通过以下公式计算：\[u(t)=K_p e(t) + K_i \int_0^t e(τ) dτ + K_d \frac{de(t)}{dt}\]其中，\(u(t)\)为输出信号，\(e(t)\)为误差信号，\(K_p\)、\(K_i\)和\(K_d\)分别为比例系数、积分系数和微分系数。
二、1. 电力系统中的PID控制在电力系统中，PID控制器广泛应用于发电厂、输配电系统以及电机控制等方面。
例如，在发电厂中，PID控制器可以根据负荷变化来控制发电机的输出功率，实现电力系统的稳定运行。
在输配电系统中，PID控制器可以根据电压、电流等参数来调整变压器及线路的运行状态，确保电力的质量和可靠性。
此外，PID控制器还可以应用于电机控制中，根据负载变化来调整电机的转速和扭矩，提高电机的运行效果。
2. 电子设备中的PID控制在电子设备中，PID控制器被广泛应用于温度、湿度、速度等参数的控制。
例如，在温度控制方面，PID控制器可以根据感测到的温度信号来调整加热或制冷装置的输出，实现对温度的精确控制。
在湿度控制方面，PID控制器可以根据感测到的湿度信号来调整加湿或除湿装置的输出，实现对湿度的控制。
同时，PID控制器还可以应用于电机驱动中，根据速度反馈信号来实现电机的闭环控制，提高电机的运行效率和响应速度。
三、PID控制的优势和限制1. 优势：（1）PID控制器结构简单，容易实现和调试。
控制系统中PID控制算法的详解
控制系统中PID控制算法的详解在控制系统中，PID控制算法是最常见和经典的控制算法之一。
PID控制算法可以通过对反馈信号进行处理，使得控制系统能够实现稳定、精确的控制输出。
本文将详细介绍PID控制算法的原理、参数调节方法和优化方式。
一、PID控制算法的原理PID控制算法是由三个基本部分组成的：比例控制器、积分控制器和微分控制器。
这三个部分的输入都是反馈信号，并根据不同的算法进行处理，最终输出控制信号，使得系统的输出能够与期望的控制量保持一致。
A. 比例控制器比例控制器是PID控制算法的第一部分，其输入是反馈信号和期望控制量之间的差值，也就是误差信号e。
比例控制器将误差信号与一个比例系数Kp相乘，得到一个控制信号u1，公式如下：u1=Kp*e其中，Kp是比例系数，通过调节Kp的大小，可以改变反馈信号对控制输出的影响程度。
当Kp增大时，控制输出也会随之增大，反之亦然。
B. 积分控制器积分控制器是PID控制算法的第二部分，其输入是误差信号的累积量，也就是控制系统过去一定时间内的误差总和。
积分控制器将误差信号的累积量与一个积分系数Ki相乘，得到一个控制信号u2，公式如下：u2=Ki*∫e dt其中，Ki是积分系数，通过调节Ki的大小，可以改变误差信号积分对控制输出的影响程度。
当Ki增大时，误差信号积分的影响也会增强，控制输出也会随之增大，反之亦然。
C. 微分控制器微分控制器是PID控制算法的第三部分，其输入是误差信号的变化率，也就是控制系统当前误差与上一个采样时间的误差之差，用微分运算符表示为de/dt。
微分控制器将de/dt与一个微分系数Kd相乘，得到一个控制信号u3，公式如下：u3=Kd*de/dt其中，Kd是微分系数，通过调节Kd的大小，可以改变误差信号变化率对控制输出的影响程度。
当Kd增大时，误差信号的变化率的影响也会增强，控制输出也会随之增大，反之亦然。
综合上述三个控制部分可以得到一个PID控制输出信号u，公式如下：u=u1+u2+u3二、PID控制算法的参数调节PID控制算法的实际应用中，需要对其参数进行调节，以达到控制系统稳定、精确的控制输出。
pid控制方法原理
pid控制方法原理
PID控制是一种常用的反馈控制方法，它通过对系统的反馈信号进行测量和分析，调整控制量来实现系统的稳定和优化。
PID控制由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分组成。
比例控制(P)实现了根据误差信号的大小来调节控制量的变化幅度。
当误差较大时，控制量的变化幅度也较大，反之亦然。
比例控制使得系统能够快速响应，但可能会导致系统的超调现象。
积分控制(I)实现了对积分误差的累积，通过调整积分系数来控制系统对持续性误差的补偿。
积分控制可以消除系统的静差，但过大的积分系数可能会导致系统的不稳定性和振荡。
微分控制(D)实现对误差变化速率的补偿，通过调整微分系数来控制系统对误差变化速率的响应。
微分控制可以提高系统的稳定性和抑制振荡，但过大的微分系数可能会导致系统产生噪声和抖动。
PID控制通过综合比例、积分和微分控制的作用，能够在响应速度、稳定性和抑制振荡之间取得平衡。
其中，比例系数控制了控制量的变化幅度，积分系数控制了对持续性误差的补偿，而微分系数控制了对误差变化速率的响应。
通过对这三个系数的合理调整，可以实现系统的快速响应、稳定控制和抑制振荡等要求。
PID控制经典
比例、积分、微分作用
比例作用
快速响应误差，减小稳态误差。
积分作用
主要用于消除静差，提高系统的无差度。
微分作用
在信号变化之前有预见性，能预见偏差变化的趋势 ，产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前， 已被微分调节作用消除。
控制性能评价指标
80%
稳定性
系统受到扰动后其运动能保持在 有限边界的区域内或回复到原平 衡状态的性能。
PID控制经典
目
CONTENCT
录
• PID控制基本原理 • 经典PID控制算法 • PID参数整定方法 • PID控制应用实例 • PID控制性能优化策略 • PID控制发展趋势与挑战
01
PID控制基本原理
PID控制器结构
01
比例环节（P）
成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产
基于状态空间的PID控制
通过建立被控对象的状态空间模型，将PID控制器与状态反馈控制 器相结合，实现系统的最优控制。
06
PID控制发展趋势与挑战
深度学习在PID控制中的应用
01
利用深度学习优化 PID参数
通过训练神经网络来预测最优的 PID参数，提高控制系统的性能 。
02
基于深度学习的自 适应PID控制
多变量PID控制算法
研究多变量PID控制算法，如多输入多输出（ MIMO）PID控制算法，实现对多变量系统的有效 控制。
基于现代控制理论的PID 控制策略
将现代控制理论（如最优控制、鲁棒控制等 ）与PID控制相结合，提高多变量系统的控 制性能。
非线性系统PID控制方法
非线性PID控制算法
研究非线性PID控制算法，如基于神经网络、模糊逻辑等的非线性PID控制器设计方法 。
PID调节和温度控制原理
PID调节和温度控制原理一、引言二、PID调节的基本原理PID调节是通过对比控制对象的实际输出和期望输出，计算出一个误差值，然后根据这个误差值和历史误差值的变化趋势来调整控制参数，以使系统输出更接近期望值。
PID调节是根据比例、积分和微分三个因素的综合作用来实现控制。
1.比例(P)控制：根据误差的大小来调整控制量的变化速度。
当误差越大时，控制量的调整速度也越快。
2.积分(I)控制：累积误差的大小来调整控制量的偏置。
当误差持续存在时，积分控制可以逐渐减小误差。
3.微分(D)控制：根据误差的变化率来调整控制量的变化速度。
当误差变化趋势发生变化时，微分控制可以快速反应并调整控制量。
PID控制器的输出可以表示为：u(t) = Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt +Kd*de(t)/dt其中，u(t)为控制器的输出，Kp、Ki和Kd为控制参数，e(t)为误差，∫e(t)dt为误差的积分，de(t)/dt为误差的微分。
三、温度控制的方式温度控制是实际应用中常见的控制问题。
根据控制对象和控制要求的不同，温度控制可以采用不同的方式。
1.开关控制：温度传感器监测到系统温度超过设定值时，控制系统输出信号使加热器工作，当温度降低到设定值以下时，控制系统停止输出信号。
这种方式适用于控制对象的温度变化不大且温度控制精度要求不高的情况。
2.P控制：根据温度误差调整控制量的大小，使温度逐渐接近设定值。
这种方式适用于对温度控制要求较高的情况，但可能存在温度超调和振荡的问题。
3.PI控制：在P控制的基础上增加了积分控制，用来消除温度误差的持续存在。
这种方式能够较好地控制温度误差，但可能导致响应速度较慢。
4.PID控制：在PI控制的基础上增加了微分控制，用来根据温度误差的变化率来调整控制量的变化速度。
PID控制可以在保证较小温度误差的同时，提高控制系统的响应速度和稳定性。
四、PID调节在温度控制中的应用1.温度控制反馈回路：PID调节器通过与温度传感器连接，根据实际温度和设定温度计算误差，并根据误差的大小和变化趋势调整控制参数，从而控制加热器的工作状态，以实现温度的稳定控制。
pid控制
1.2.5 梯形积分PID控制算法
在PID控制律中积分项的作用是消除余差， 为了减小余差，应提高积分项的运算精度， 为此，可将矩形积分改为梯形积分。
梯形积t分的计算k 公e(i式) 为e(i：1)
e(t)dt
T
0
i0
2
1.2.6 变速积分算法
变速积分的基本思想是，设法改变积分项 的累加速度，使其与偏差大小相对应：偏 差越大，积分越慢；反之则越快，有利于 提高系统品质。
1.3.2 衰减曲线法
将PID控制器，置于纯比例控制作用下（即：积分系数Ti= ∞ 、 微分系数Td =0），用阶跃信号作为输入信号，然后从大到小 逐渐改变比例系数Kp ，直到使系统输出产生1/4的幅值衰减 过程，如下图所示。令此时的比例系数为K2，相邻两个波峰 （幅值相差4倍）间的时间间隔为T2，
1.1 PID控制原理
闭环控制系统原理框图
图中所示为控制系统的一般形式。被控量y(t)的检测值c(t)与给定值r(t) 进行比较，形成偏差值e(t)，控制器以e(t)为输入，按一定的控制规律 形成控制量u(t)，通过u(t)对被控对象进行控制，最终使得被控量y(t) 运行在与给定值r(t) 对应的某个非电量值上。
1.2.3 积分分离PID控制算法
具体实现的步骤是： 1、根据实际情况，人为设定阈值ε＞0； 2、当∣e (k)∣＞ε时，采用PD控制，可避免产生 过大的超调，又使系统有较快的响应； 3、当∣e (k)∣≤ε时，采用PID控制，以保证系统 的控制精度。
1.2.3 积分分离PID控制算法
积分分离控制算法可表示为： k u(k) kpe(k) ki e( j)T kd (e(k) e(k 1)) / T j0
pid温控原理
pid温控原理一、引言温控技术在现代生活中起着重要的作用，尤其是在工业生产和家用电器中的应用更加广泛。
PID温控原理是一种常见且有效的温度控制方法，本文将对其原理进行详细介绍。
二、PID控制概述PID控制是一种基于比例、积分和微分的控制策略，通过对被控对象的反馈信号进行处理，实现对温度等物理量的精确控制。
PID控制器根据被控对象的实际输出值与设定值之间的误差，计算出控制器输出的控制量。
三、比例控制比例控制是PID控制中最基本的控制方式之一。
它根据被控对象输出值与设定值之间的差异比例来计算控制量。
比例控制的优点是响应速度快，但缺点是可能会产生超调现象。
四、积分控制积分控制是PID控制中的另一种控制方式，它通过积分误差来计算控制量。
积分控制的优点是可以消除稳态误差，但缺点是响应速度较慢，容易造成系统振荡。
五、微分控制微分控制是PID控制中的第三种控制方式，它通过对误差变化率的反馈来计算控制量。
微分控制的优点是可以提高系统的稳定性和响应速度，但缺点是对噪声敏感。
六、PID控制器PID控制器是将比例、积分和微分控制结合起来的一种控制器。
它根据比例、积分和微分的权重系数对误差进行加权处理，并计算出最终的控制量。
PID控制器的优点是可以在不同的工况下实现精确的温度控制。
七、PID控制的应用PID控制广泛应用于各个领域，特别是在温度控制方面得到了广泛应用。
例如，工业生产中的热处理过程、食品加热过程、环境控制系统等都可以使用PID控制来实现温度控制。
此外，家用电器如空调、冰箱等也常常采用PID控制来实现温度的精确调节。
八、PID控制的优化虽然PID控制具有广泛的应用前景，但在实际应用过程中还存在一些问题，如超调、振荡、系统不稳定等。
为了解决这些问题，可以通过调整PID控制器的参数来优化控制效果。
常见的优化方法包括手动调节、自动调参和自适应控制等。
九、总结PID温控原理是一种常见且有效的温度控制方法，通过比例、积分和微分控制的组合来实现对温度的精确控制。
pid控制的基本原理
pid控制的基本原理PID控制的基本原理。
PID控制是一种常见的控制算法，它在工业控制、自动化系统以及机器人等领域得到了广泛的应用。
PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三部分组成，它通过对系统的反馈信号进行处理，实现对系统的精确控制。
下面将详细介绍PID控制的基本原理。
1. 比例控制（P）。
比例控制是PID控制器中最基本的部分，它根据系统的误差信号来调整控制输出。
比例控制的原理是，控制输出与误差信号成正比，即误差信号越大，控制输出也越大。
比例控制可以快速地对系统进行调节，但存在稳定性差和超调量大的缺点。
2. 积分控制（I）。
积分控制用于消除系统的静态误差，它对系统的误差信号进行积分运算，将历史误差的累积值作为控制输出。
积分控制可以消除系统的稳态误差，提高系统的稳定性和精度，但容易导致系统的超调和振荡。
3. 微分控制（D）。
微分控制通过对系统的误差信号进行微分运算，来预测系统未来的变化趋势，从而提前调整控制输出。
微分控制可以抑制系统的振荡和超调，提高系统的动态响应速度，但对噪声信号非常敏感，容易导致控制器的抖动。
4. PID控制器的工作原理。
PID控制器将比例、积分和微分三部分结合起来，综合考虑系统的静态特性、动态特性和稳定性，实现对系统的精确控制。
在实际应用中，可以通过调节PID控制器中的比例系数、积分时间和微分时间等参数，来实现对不同系统的优化控制。
5. PID控制的应用。
PID控制在工业控制、自动化系统以及机器人等领域有着广泛的应用。
例如，在温度控制系统中，可以利用PID控制器实现对温度的精确控制；在机器人运动控制中，可以利用PID控制器实现对机器人姿态的稳定控制；在飞行器的姿态控制中，也可以利用PID控制器实现对飞行器的精确控制。
总之，PID控制是一种简单而有效的控制算法，它通过比例、积分和微分三部分的组合，实现对系统的精确控制。
在实际应用中，需要根据具体的系统特性和控制要求，合理调节PID控制器的参数，才能实现最佳的控制效果。
pid控制的基本原理及应用
PID控制的基本原理及应用1. 简介PID控制是一种常用的闭环控制方法，广泛应用于工业自动化、机械控制以及电子设备等领域。
PID控制器根据系统的反馈信号和给定的参考输入信号，通过比较两者的差异来调整系统的输出，使系统的输出与给定的目标值尽可能一致。
2. PID控制的基本原理PID控制器由三个组成部分组成，包括比例（P）、积分（I）和微分（D）三个控制元素。
下面将介绍每个控制元素的基本原理。
2.1 比例控制（P）比例控制是PID控制器的基础部分，它根据系统输出与目标值之间的差异进行调整。
比例控制器的输出正比于这个差异，如果系统的输出偏离目标值较多，比例控制器的输出也会相应增加。
比例控制可以使系统快速接近目标值，但无法消除稳态误差。
2.2 积分控制（I）积分控制器通过累积系统输出与目标值之间的误差来调整系统的输出。
积分控制器的输出正比于误差的积分，它可以消除稳态误差，并帮助系统更快地达到目标值。
然而，过多的积分作用可能导致系统不稳定。
2.3 微分控制（D）微分控制器通过监测系统输出与目标值之间的变化率来调整系统的输出。
微分控制器的输出反比于误差的变化率，它可以减小系统的超调和稳定系统输出。
然而，微分控制器对信号噪声敏感，过大的微分作用可能导致系统震荡。
3. PID控制的应用PID控制器在工业自动化和机械控制方面有广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用领域。
3.1 温度控制PID控制器在温度控制方面应用广泛。
通过测量温度传感器的反馈信号和设定的目标温度，PID控制器可以调整加热或冷却设备的输出，使系统保持在目标温度范围内。
3.2 速度控制PID控制器在电机速度控制方面应用广泛。
通过测量电机转速的反馈信号和设定的目标转速，PID控制器可以调整电机控制信号，实现精确的速度控制。
3.3 液位控制PID控制器在液位控制方面也有应用。
通过测量液位传感器的反馈信号和设定的目标液位，PID控制器可以调整液位控制阀门的开度，以实现液位的稳定控制。
PID控制系统在废水处理中的应用
PID控制系统在废水处理中的应用PID控制系统是一种常用的自动控制系统，其在废水处理领域具有广泛的应用。
本文将从PID控制系统的基本原理、在废水处理中的应用案例以及优点与局限性等方面进行探讨。
一、PID控制系统的基本原理PID控制系统是由比例、积分和微分三个环节组成的调节器。
其基本原理是根据被控量与设定值之间的差异，通过改变输出控制量来使差异最小化。
具体而言，比例环节根据实际差异进行比例放大，积分环节根据差异的累积积分调整，微分环节根据差异的变化率进行微分调节。
二、PID控制系统在废水处理中的应用案例1. pH值调节在废水处理中，pH值的调节对于处理效果至关重要。
传统的手动调节方式不仅耗时费力，而且易受人为因素的影响。
而PID控制系统通过实时监测废水的pH值，并根据设定值进行自动调节，准确且高效地控制废水的酸碱度。
2. 溶解氧浓度调节溶解氧浓度是衡量废水处理过程中氧化还原反应进行程度的重要参数。
PID控制系统可以通过实时监测溶解氧浓度，并根据设定值自动控制氧气供应量，从而保证废水处理过程中氧化反应的高效进行。
3. 氨氮浓度控制氨氮是废水中常见的一种污染物，其浓度过高可能导致水体富营养化等问题。
PID控制系统可以通过实时监测废水中的氨氮浓度，并根据设定值自动调节氨氮的去除工艺，确保废水中氨氮的浓度控制在合理范围内。
三、PID控制系统的优点1. 稳定性强PID控制系统采用闭环控制方式，通过不断的反馈调节，可以使系统始终保持在稳定状态，提高废水处理的稳定性。
2. 自动化程度高PID控制系统可以根据设定值自动调节控制量，无需人工干预，大大提高了废水处理的自动化程度。
3. 可调节性好PID控制系统的比例、积分和微分参数可以根据实际情况进行调整，以适应废水处理过程中的不同要求。
四、PID控制系统的局限性1. 参数调整困难PID控制系统的参数调整需要凭借经验和实验，且在废水处理的实际应用中，不同的废水处理工艺往往需要不同的参数调整方式，因此存在一定的困难性。
PID控制算法的基本原理及研究现状
PID控制算法的基本原理及研究现状PID控制算法是一种常用的自动控制算法，其原理基于对系统的反馈信息进行比较，并根据比较结果调整控制器的输出，以达到系统可控性和稳定性的目标。
PID控制算法的研究现状主要涉及其优化方法、鲁棒性和自适应控制等方面。
PID控制算法的基本原理是根据系统的反馈信号与设定值之间的误差，计算出一个控制量作为系统控制器的输出。
PID控制器根据误差的大小和变化率来产生不同的控制量，以实现对系统的控制。
其中，P代表比例控制，I代表积分控制，D代表微分控制。
比例控制通过将误差放大得到控制增益，用于响应系统的动态变化。
当误差增大时，控制增益也相应增大，增强了系统的稳定性。
然而，由于比例控制只考虑了误差的大小而忽略了误差的变化趋势，所以在系统动态变化较快时很难达到预期效果。
积分控制通过积分累加误差，用于调整系统的静态特性，消除稳态误差。
积分控制器可以将系统的输出与设定值之间的平均误差保持在零附近，但会导致系统响应速度变慢，甚至导致系统不稳定。
微分控制通过测量误差的变化率，用于对系统的动态特性进行调整。
微分控制器可以提高系统的响应速度，并减小系统的超调量，但在系统存在噪声干扰时容易导致控制器的输出不稳定。
1.优化方法：传统的PID控制算法中的参数选择通常是通过试错法来确定的，效果依赖于经验和运气。
近年来，有研究者提出了一些优化方法，如遗传算法、模拟退火算法和粒子群算法等，用于自动求解PID控制器的最优参数，以提高控制系统的性能。
2.鲁棒性：PID控制算法的性能对系统的参数变化和外部干扰非常敏感。
为了提高PID控制器的鲁棒性，研究者提出了一些鲁棒控制策略，如基于鲁棒优化的PID控制器和H∞控制等，用于解决系统参数变化和外部干扰引起的控制性能下降问题。
3.自适应控制：PID控制算法的参数通常是固定的，难以适应系统的变化。
为了解决这个问题，研究者提出了自适应PID控制算法，通过根据系统的状态和参数调整PID控制器的参数，实现对系统动态特性的自适应调整。
PID 控制的基本原理
Slim e ?t ??? 1??RKPID 控制的基本原理1．PID 控制概述当今的自动控制技术绝大部分是基于反馈概念的。
反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。
测量关 心的是变量，并与期望值相比较，以此误差来纠正和控制系统的响应。
反馈理论及其在自动控制中应用的关键是： 做出正确测量与比较后，如何用于系统的纠正与调节。
在过去的几十年里，PID 控制，也就是比例积分微分控制在工业控制中得到了广泛应用。
在控制理论和技术 飞速发展的今天，在工业过程控制中 95%以上的控制回路都具有 PID 结构，而且许多高级控制都是以 PID 控制为 基础的。
PID 控制器由比例单元（P ）、积分单元（I ）和微分单元（D ）组成，它的基本原理比较简单，基本的 PID 控 制规律可描述为：PID 和 KD）PID （1） （2）（3）但不可否认 PIDPID 控制。
1.1.1 比例（ 式中，KPBand ， PB ），来取代比例系数KP，比例带是比例系数的倒数，比例带也称为比例度。
对于单位反馈系统，0 型系统响应实际阶跃信号R 01(t)的稳态误差与其开环增益K 近视成反比，即：t ??对于单位反馈系统，I 型系统响应匀速信号?1? 3?R 1(t)的稳态误差与其开环增益 Kv 近视成反比, 即:lim e ?t ??? RK?1? 4?P 控制只改变系统的增益而不影响相位,它对系统的影响主要反映在系统的稳态误差和稳定性上,增大比例 系数可提高系统的开环增益,减小系统的稳态误差,从而提高系统的控制精度,但这会降低系统的相对稳定性,甚 至可能造成闭环系统的不稳定,因此,在系统校正和设计中 P 控制一般不单独使用.?例1?1控制系统如图 1.1 所示,其中 0??s ?为三阶对象模型:H ?解图 1.2 例1-1 系统阶跃响应图从图1.2 可以看出,随着K p 值的增大,系统响应速度加快,系统的超调随着增加,调节时间也随着增长.但K p 增大到一定值后,闭环将趋于不稳定.1.2.2 比例微分(PD)控制环节具有比例加微分控制规律的控制称为PD 控制,PD 的传递函数为:G c??s??? K p?? K p? s ?1? 6?其中,K p 与?两者都是可调的参数.K p 为比例系数,?为微分常数,“G (s ) =??s ??1??2s ??1??5s ??1??,K ?? e (t ) dt1 oH(s)为单位反馈,采用比例微分控制,比例系数Kp=2,微分系数分别取? =0,0.3,0.7,1.5,3,试求各比例微分系数下系统的单位阶跃响应,并绘曲线.解: Kp =2 程序代码如下: G=tf(1, conv(conv ( 11???2,1?),?5,1?));Tou=?0,0.3,0.7,1.5,3?for i=1:5G1=tf(?kp *tou (i ),kp ?,1)sys=feedback(G1*G,1); 从图 ,系 1.2.3其中,或者说,G? s?? 1??du(t)dt ? K I e(t) ?1?10?对于一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个系统是有稳态误差的或简称有差系统. 为了消除稳态误差,在控制器必须引入”积分项”.积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大使稳态误差进一步减小,直到等于零.通常,采用积分控制器的主要目的就是使用系统无稳态误差,由于积分引入了相位滞后,使系统稳定性变差, 增加积分器控制对系统而言是加入了极点,对系统的响应而言是可消除稳态误差,但这对瞬时响应会造成不良影响,甚至造成不稳定,因此,积分控制一般不单独使用,通常结合比例控制器构成比例积分(PI)控制器.1.2.4 比例积分(PI)控制具有比例加积分控制规律的控制称为比例积分控制器,即PI 控制,PI 控制的传递函数为:K P 1?? ????????1?11?PIPIs性能;利影响.?解:G1=tf(?kp, kp / ti(i)?,??1,0?)sys=feedback(G1*G,1);step(sys)hold onendgtext (＇ti=3＇)gtext (＇ti=6＇)gtext (＇ti=14＇)gtext (＇ti=21＇)gtext (＇ti=28＇)图 1.5 响应曲线如图 1.5 所示.例1-3 系统阶跃响应图从图 1.5 可以看出,随着积分时间的减少,积分控制作用增强,闭环系统的稳定性变差。
pid控制原理及编程方法
pid控制原理及编程方法PID控制是一种常用的控制算法，可以根据给定的目标值和实际值，通过不断调整输出值，使得实际值尽可能接近目标值。
PID控制的原理可以通过以下几个步骤来理解和实现。
1. 比例控制（P控制）：根据目标值和实际值的偏差，乘以一个比例增益系数Kp得到控制量的变化量，作为输出。
控制量的变化量 = Kp * （目标值 - 实际值）2. 积分控制（I控制）：将偏差的累积值乘以一个积分增益系数Ki得到控制量的变化量，作为输出。
这个步骤主要是为了解决系统存在的偏差问题。
控制量的变化量 += Ki * （目标值 - 实际值）* Δt3. 微分控制（D控制）：根据偏差的变化率乘以一个微分增益系数Kd得到控制量的变化量，作为输出。
这个步骤主要是为了解决系统存在的过渡问题。
控制量的变化量 += Kd * （目标值变化率 - 实际值变化率） / Δt以上三个步骤得到的控制量的变化量之和即为最终的输出。
在编程实现PID控制时，可以按照以下步骤进行：1. 定义并初始化相关变量，包括比例增益系数Kp、积分增益系数Ki、微分增益系数Kd、目标值、实际值、偏差、偏差的累积值、上次偏差等。
2. 循环执行以下操作：a. 更新实际值。
b. 计算偏差（目标值 - 实际值）。
c. 计算控制量的变化量，包括比例控制量、积分控制量和微分控制量。
d. 更新偏差的累积值。
e. 计算最终输出值。
f. 控制执行相应操作（根据最终输出值控制系统）。
g. 等待一定时间间隔。
3. 重复步骤2直至达到控制目标。
需要注意的是，PID控制算法需要根据具体的应用场景，仔细选择合适的增益系数，以达到良好的控制效果。
PID控制原理和形式
PID控制原理和形式
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3.1概述
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• 概念：系统偏差旳百分比(Proportional)、 积分(Integral)和微分(Derivative)旳综合控 制，简称PID控制
• 特点：算法简朴、鲁棒性强和可靠性高
• 发展：气动->电动->电子->数字
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控制器百分比作用参数对系统性能旳
影响
P(t) K Pe(t)
1）动态影响
– 百分比系数Kp加大，使系统旳动作敏捷，速 度加紧，振荡次数增多，调整时间变长。当 Kp太大时，系统会趋于不稳定。若Kp太小， 又会使系统旳响应动作变化缓慢。
2）稳态影响
– 加大百分比系数Kp，在系统稳定旳情况下， 能够减小稳态误差，提升控制精度，却不能 完全消除稳态误差。
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（二)百分比调整(P调整)
➢⑴百分比调整器旳调整规律 ➢⑵百分比调整器旳静态偏差 ➢⑶百分比调整器旳特点
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⑴百分比调整器旳调整规律
输出信号与输入信号成百分比旳调整器称为百分
比调整器，简称P调整器。其调整规律为：
P(t) K Pe(t)
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（三）百分比积分调整(PI调整)
➢⑴积分调整器旳调整规律 ➢⑵百分比积分调整器旳调整规律 ➢⑶百分比积分调整器旳特点
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⑴积分调整器旳调整规律
①输出信号与输人信号成积分关系旳调整器称为
pid控制的工作原理和应用
PID控制的工作原理和应用一、什么是PID控制PID控制是一种经典的闭环反馈控制算法，全称为“比例-积分-微分”控制（Proportional-Integral-Derivative Control）。
PID控制器根据实际测量值与设定值之间的误差，通过三个控制系数（比例系数、积分系数和微分系数）来调节输出信号，实现对被控对象的控制。
二、PID控制的工作原理PID控制器通过比例控制、积分控制和微分控制三个部分对误差信号进行处理，从而实现对被控对象的控制。
1. 比例控制比例控制是PID控制的基础，它通过将误差信号与比例系数相乘得到控制量。
比例控制能够快速响应系统的变化，但可能导致超调和震荡现象。
2. 积分控制积分控制通过将误差信号的积分值与积分系数相乘得到控制量。
积分控制可以消除系统静态误差，提高系统的稳定性，但可能导致系统的响应速度变慢。
3. 微分控制微分控制通过将误差信号的变化率与微分系数相乘得到控制量。
微分控制可以提高系统的响应速度，并抑制超调和震荡现象，但可能增加系统的噪声灵敏度。
4. 综合控制PID控制器将比例控制、积分控制和微分控制三个部分的输出信号进行加权求和，得到最终的控制量。
PID控制器可以通过适当调节控制系数来实现快速响应、精确控制和稳定性。
三、PID控制的应用PID控制器广泛应用于工业控制和自动化领域，以下列举了几个常见的应用案例：1. 温度控制PID控制器可以用于实现温度控制，使温度保持在设定值附近，并具有较小的波动。
例如，PID控制器可以用于控制制造过程中的熔炉温度、恒温槽的温度等。
2. 位置控制PID控制器可以用于实现位置控制，将被控对象的位置控制在预定值上。
例如，PID控制器可以用于控制机器人的关节位置、车辆的速度等。
3. 流量控制PID控制器可以用于实现流量控制，调节流体的流量大小。
例如，PID控制器可以用于控制管道中的液体或气体的流量、调节流体泵的输出等。
4. 压力控制PID控制器可以用于实现压力控制，将被控对象的压力维持在设定值附近。
PID控制器原理
PID控制器原理PID控制器是一种常用的自动控制算法，它能够根据被控对象的实际反馈信号，实时调整控制信号，使被控对象的输出能够稳定在设定值附近。
PID控制器通过测量被控对象的误差（偏差）、偏差的积分以及偏差的变化速率来计算控制信号的大小。
PID控制器的算法包括三个主要部分：比例控制、积分控制和微分控制。
比例控制根据误差的大小直接调节控制信号，使输出跟踪设定值更加精确。
积分控制通过积分误差的累积来消除系统存在的稳态误差，使输出更加稳定。
微分控制通过测量误差变化的速率来预测未来的误差变化趋势，从而提前调整控制信号，使系统的响应更加灵敏。
这三个控制器通过不同的参数调节方式来权衡系统的响应速度、稳定性以及稳态误差等性能指标。
PID控制器的数学表达式可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)表示控制器的输出信号，Kp、Ki、Kd分别表示比例系数、积分系数和微分系数，e(t)表示误差，∫e(t)dt表示误差的积分，de(t)/dt表示误差的变化率。
PID控制器根据当前时刻的误差和过去误差的积累以及变化率来计算输出信号，从而实现对被控对象的控制。
在实际应用中，PID控制器需要调节不同的参数以适应不同的被控对象和控制要求。
比例系数决定了控制信号对误差的敏感程度，过大或过小都会导致系统响应不稳定。
积分系数用于消除系统存在的偏差，如果积分系数过大可能会导致系统产生震荡。
微分系数用于预测误差的变化趋势，适当调节可以提高系统的响应速度，但过大或过小都会影响系统的稳定性。
通过对这些参数的合理选择和调节，可以优化PID控制器的性能，实现对被控对象的精确控制。
总的来说，PID控制器是一种简单而有效的自动控制算法，它通过比例控制、积分控制和微分控制三个部分的协同作用，实现对被控对象的稳定控制。
PID控制器的原理和数学表达式为工程师们设计控制系统提供了有力的工具，也为现代工业自动化控制的发展做出了重要贡献。
位置式pid控制原理
位置式pid控制原理
位置式PID控制是一种控制算法，它将PID控制直接应用于系统的输入或输出。
以下是其基本原理：
1. 设定值与实际值的差值作为控制器的输入，即e(t) = r(t) - c(t)，其中r(t)为设定值，c(t)为实际值。
2. PID控制器对输入偏差进行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算。
3. 将比例、积分、微分运算的结果叠加，形成控制器的输出u(t)。
4. 通过调节比例、积分、微分的系数，使得控制系统达到良好的闭环控制性能。
5. 实际使用中，需要确定PID的参数，这需要根据实际情况进行调节。
在位置式PID控制中，公式的输出u(k)直接对应于执行机构的输出值。
微分控制器可以改善系统的响应速度并减小过冲，但过高的微分增益可能导致系统对噪声和抖动敏感。
以上内容仅供参考，建议查阅关于位置式PID控制的资料，或咨询自动化控制专业人士，以获取更准确的信息。
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S lim et 1RKtPID 控制的基本原理1．PID 控制概述当今的自动控制技术绝大部分是基于反馈概念的。
反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。
测量关 心的是变量，并与期望值相比较，以此误差来纠正和控制系统的响应。
反馈理论及其在自动控制中应用的关键是： 做出正确测量与比较后，如何用于系统的纠正与调节。
在过去的几十年里，PID 控制，也就是比例积分微分控制在工业控制中得到了广泛应用。
在控制理论和技术 飞速发展的今天，在工业过程控制中 95%以上的控制回路都具有 PID 结构，而且许多高级控制都是以 PID 控制为 基础的。
PID 控制器由比例单元（P ）、积分单元（I ）和微分单元（D ）组成，它的基本原理比较简单，基本的 PID 控 制规律可描述为：G S K P K 1 K D S(1-1)PID 控制用途广泛，使用灵活，已有系列化控制器产品，使用中只需设定三个参数（KP ，K I和 KD）即可。
在很多情况下，并不一定需要三个单元，可以取其中的一到两个单元，不过比例控制单元是必不可少的。
PID 控制具有以下优点：（1）原理简单，使用方便，PID 参数K P、K I和 KD可以根据过程动态特性变化，PID 参数就可以重新进行调整与设定。
（2）适应性强，按 PID 控制规律进行工作的控制器早已商品化，即使目前最新式的过程控制计算机，其基本控制功能也仍然是 PID 控制。
PID 应用范围广，虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过适当简化，也 可以将其变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，就可以进行 PID 控制了。
（3）鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。
但不可否认 PID 也有其固有的缺点。
PID 在控制非线性、时变、偶合及参数和结构不缺点的复杂过程时，效果不是太好； 最主要的是：如果 PID 控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数作用都不大。
在科学技术尤其是计算机技术迅速发展的今天，虽然涌现出了许多新的控制方法，但 PID 仍因其自身的优 点而得到了最广泛的应用，PID 控制规律仍是最普遍的控制规律。
PID 控制器是最简单且许多时候最好的控制器。
在过程控制中，PID 控制也是应用最广泛的，一个大型现代化控制系统的控制回路可能达二三百个甚至更多， 其中绝大部分都采用 PID 控制。
由此可见，在过程控制中，PID 控制的重要性是显然的，下面将结合实例讲述 PID 控制。
比例（P ）控制比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输 出存在稳定误差。
比例控制器的传递函数为：G CS KP1 2式中，KP称为比例系数或增益（视情况可设置为正或负），一些传统的控制器又常用比例带（ProportionalBand ， PB ），来取代比例系数KP，比例带是比例系数的倒数，比例带也称为比例度。
对于单位反馈系统，0 型系统响应实际阶跃信号R 01(t)的稳态误差与其开环增益K 近视成反比，即：t对于单位反馈系统，I 型系统响应匀速信号1 3R 1(t)的稳态误差与其开环增益 K v近视成反比, 即:lim etR 1 K V1 4G s =s 12s 15s 1 P 控制只改变系统的增益而不影响相位,它对系统的影响主要反映在系统的稳态误差和稳定性上,增大比例 系数可提高系统的开环增益,减小系统的稳态误差,从而提高系统的控制精度,但这会降低系统的相对稳定性,甚 至可能造成闭环系统的不稳定,因此,在系统校正和设计中 P 控制一般不单独使用.具有比例控制器的系统结构如图 所示.K PH(S)图 具有比例控制器的系统结构图G 0（S ）例11为单位反馈,对系统单采用比例控制,比例系数分别为 p=,,,,,试求各比例系数下系统的单位阶跃响应,并绘制响应曲线.解:程序代码如下:G=tf(1, conv(conv( 1,1,2,1)，5,1));Kp=,,,,for i=1:5G=feedback(kp(i)*G,1);step(G) hold on endgtext (＇kp=＇) gtext (＇kp=＇) gtext (＇kp=＇) gtext (＇kp=＇)gtext (＇kp=＇)响应曲线如图 所示.图例1-1 系统阶跃响应图从图可以看出,随着K p 值的增大,系统响应速度加快,系统的超调随着增加,调节时间也随着增长.但K p 增大到一定值后,闭环将趋于不稳定.比例微分(PD)控制环节具有比例加微分控制规律的控制称为PD 控制,PD 的传递函数为:G c s K p K p s 1 6其中,K p 为比例系数,为微分常K p 与两者都是可调的参数.数,具有PD 控制器的系统结构如图所示。
K P(1+s)G0（S）_H(S)图具有比例微分控制器的系统结构图PD 控制器的输出信号为：u(t)=1 7K p e(t) K p de(t)dt在微分控制中，控制器的输入与输出误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。
微分控制反映误差的变化率，只有当误差随时间变化时，微分控制才会对系统起作用，而对无变化或缓慢变化的对象不起作用。
因此微分控制在任何情况下不能单独与被控制对象串联使用，而只能构成PD 或PID 控制。
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不稳定，其原因是由于存在有较大惯性的组件（环节）或有滞后的组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。
解决的方法是使抑制误差变化的作用“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，在控制中引入“比例”项是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“PD）控制器能改善G (s ) =s 12s 15s 1, ,K e (t ) dt1oH(s)为单位反馈,采用比例微分控制,比例系数Kp=2,微分系数分别取 =0,,,,3,试求各比例微分系数下系统的单位阶跃响应,并绘曲线.解:Kp =2 程序代码如下: G=tf(1, conv(conv ( 112,1),5,1));Tou=0,,,,3for i=1:5G1=tf(kp *tou (i ),kp ,1)sys=feedback(G1*G,1); step(sys) hold on endgtext (＇tou=0＇) gtext (＇tou=＇) gtext (＇tou=＇) gtext (＇tou=＇)gtext (＇tou=3＇) 图 1-4 单位响应曲线如图 所示.例 1-2 系统阶跃响应图从图 可以看出,仅有比例控制时系统阶响应有相当大的超调量和较强烈的振荡,随着微分作用的增强,系 统的超调量减小,稳定性提高,上升时间缩短,快速性提高.积分(I)控制具有积分控制规律的控制称为积分控制,即 I 控制,I 控制的传递函数为:GC(s )Ksi1 8其中,Ki称为积分系数控制器的输出信号为:U(t)=I t 01 9或者说,积分控制器输出信号 u(t) 的变化速率与输入信号 e(t)成正比,即:G c (s ) K p T ss 1K e (t )dt T G(s ) =s 12s 15s 1, , du (t ) dtK Ie (t )110对于一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个系统是有稳态误差的或简称有差系统. 为了消除稳态误差,在控制器必须引入”积分项”.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 增大使稳态误差进一步减小,直到等于零.通常,采用积分控制器的主要目的就是使用系统无稳态误差,由于积分引入了相位滞后,使系统稳定性变差, 增加积分器控制对系统而言是加入了极点,对系统的响应而言是可消除稳态误差,但这对瞬时响应会造成不良影 响,甚至造成不稳定,因此,积分控制一般不单独使用,通常结合比例控制器构成比例积分(PI)控制器.比例积分(PI)控制具有比例加积分控制规律的控制称为比例积分控制器,即 PI 控制,PI 控制的传递函数为:K P 1iK pT is111其中, K p 为比例系数, T i称为积分时间常数,两者都是可调的参数.控制器的输出信号为:u (t ) K p e (t )tp i 0112PI 控制器可以使系统在进入稳态后无稳态误差.PI 控制器在与被控对象串联时,相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点,同时也增加了一个位于s 左半平面的开环零点.位于原点的极点可以提高系统的型别,以消除或减小系统的稳态误差,改善系统的稳态性能;而增加的负实部零点则可减小系统的阻尼程度,缓和 PI 控制器极点对系统稳定性及动态过程产生的不 利影响.在实际工程中,PI 控制器通常用来改善系统的稳定性能.例1 3单位负反馈控制系统的开环传递函数G 0(s ) 为:1采用比例积分控制,比例系数Kp=2,积分时间常数分别取Ti=3,6,14,21,28,试求各比例积分系数下系统的单位阶跃响应,并绘制响应曲线.解:程序代码如下: G=tf(1,conv(conv ( 112,1),5,1));kp=2ti=3,6,14,21,28for i=1:5G1=tf(kp , kp / ti (i ),1,0)sys=feedback(G1*G,1);step(sys) hold on endgtext (＇ti=3＇) gtext (＇ti=6＇) gtext (＇ti=14＇) gtext (＇ti=21＇)K e (t )dt K dt K T s T s 1 i iTsgtext (＇ti=28＇)图响应曲线如图 所示. 例 1-3 系统阶跃响应图从图 可以看出,随着积分时间的减少,积分控制作用增强,闭环系统的稳定性变差。
比例积分微分(PID)控制具有比例+积分+微分控制规律的控制称为比例积分微分控制,即 PID 控制,PID 控制的传递函数为:G c(s ) KpK Tp i1 s K ps113其中,Kp为比例系数, T i为微分时间常数,为微分时间常数,三者都是可调的参数.PID 控制器的输出信号为:u (t ) K p e (t )Tptpde (t )114PID 控制器的传递函数可写成:U (s ) E (s )p i2115PI 控制器与被控对象串联连接时,可以使系统的型别提高一级,而且还提供了两个负实部的零点.与 PI 控制器相比,PID 控制器除了同样具有提高系统稳定性能的优点外,还多提供了一个负实部零点,因此在提高系 统动态系统方面提供了很大的优越性.在实际过程中,PID 控制器被广泛应用.PID 控制通过积分作用消除误差,而微分控制可缩小超调量,加快反应,是综合了 PI 控制与 PD 控制长处 并去除其短处的控制.从频域角度看,PID 控制通过积分作用于系统的低频段,以提高系统的稳定性,而微分作 用于系统的中频段,以改善系统的动态性能.2.Ziegler-Nichols 整定方法Ziegler-Nichols 法是一种基于频域设计 PID 控制器的方法.基于频域的参数整定是需要参考模型的,首先需要辨识出一个能较好反映被控对象频域特性的二阶模型。