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PID調(diào)節(jié)器的介紹

來源:廈門安東電子有限公司   2011年08月24日 08:39  

一個自動控制系統(tǒng)要能很好地完成任務(wù),首先必須工作穩(wěn)定,同時還必須滿足調(diào)節(jié)過程的質(zhì)量指標(biāo)要求。即:系統(tǒng)的響應(yīng)快慢、穩(wěn)定性、zui大偏差等。很明顯,自動控制系統(tǒng)總希望在穩(wěn)定工作狀態(tài)下,具有較高的控制質(zhì)量,我們希望持續(xù)時間短、超調(diào)量小、擺動次數(shù)少。為了保證系統(tǒng)的精度,就要求系統(tǒng)有很高的放大系數(shù),然而放大系數(shù)一高,又會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定,甚至系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。反之,只考慮調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性,又無法滿足精度要求。因此,調(diào)節(jié)過程中,系統(tǒng)穩(wěn)定性與精度之間產(chǎn)生了矛盾。
  如何解決這個矛盾,可以根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計要求和實際情況,在控制系統(tǒng)中插入“校正網(wǎng)絡(luò)”,矛盾就可以得到較好解決。這種“校正網(wǎng)絡(luò)”,有很多方法完成,其中就有PID方法。
  簡單的講,PID“校正網(wǎng)絡(luò)”是由比例積分PI和比例微分PD"元件組"成的。為了說明問題,這里簡單介紹一下比例積分PI和比例微分PD。
微分:
  從電學(xué)原理我們知道,當(dāng)脈沖信號通過RC電路時,電容兩端電壓不能突變,電流超前電壓90°,輸入電壓通過電阻R向電容充電,電流在t1時刻瞬間達(dá)到zui大值,電阻兩端電壓Usc此刻也達(dá)到zui大值。隨著電容兩端電壓不斷升高,充電電流逐漸減小,電阻兩端電壓Usc也逐漸降低,zui后為0,形成一個鋸齒波電壓。這種電路稱為微分電路,由于它對階躍輸入信號前沿“反應(yīng)”激烈,其性質(zhì)有加速作用。
積分:
  我們再來看,脈沖信號出現(xiàn)時,通過電阻R向電容充電,電容兩端電壓不能突變,電流在t1時刻瞬間達(dá)到zui大值,電阻兩端電壓此刻也達(dá)到zui大值。電容兩端電壓Usc隨著時間t不斷升高,充電電流逐漸減小,zui后為0,電容兩端電壓Usc也達(dá)到zui大值,形成一個對數(shù)曲線。這種電路稱為積分電路,由于它對階躍輸入信號前沿“反應(yīng)”遲緩,其性質(zhì)是“阻尼”緩沖作用。
  結(jié)論:
  PID調(diào)節(jié)器實際是一個放大系數(shù)可自動調(diào)節(jié)的放大器,動態(tài)時,放大系數(shù)較低,是為了防止系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào)與振蕩。靜態(tài)時,放大系數(shù)較高,可以蒱捉到小誤差信號,提高控制精度。

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