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自动化专业翻译--PID控制器技术总结.doc
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更新于2023-11-22
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《自动化专业外文翻译--PID控制器》是一部关于PID控制器的文件,PID控制器是一个广泛应用于工业控制系统中的控制环,通过调节给定值与测量值之间的偏差,以有规律地纠正控制过程。PID控制器算法涉及比例、积分和微分三个部分,分别对当前偏差、错误总数和错误变化率进行反应。这三种控制方式的结合可用来调节过程系统,如调节阀的位置或加热系统的电源调节。根据具体的工艺要求,可以通过PID控制器的参数整定来提供调节作用。控制器的响应可以被认为是对系统偏差的响应,而PID算法不一定是系统稳定性的最佳控制,因此一些应用可能只需要运用一到两种方法来提供适当的系统控制。在控制系统中存在P, PI, PD, PID调节器,而PI调节器很普遍,因为微分控制对测量噪音非常敏感。控制环的基础类似于保持水在理想温度的例子,人们可以通过调节冷水和热水的流量来控制水温,而水温的测量值与给定值之间的差就是偏差值。这个文件详细介绍了PID控制器的原理和应用。
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协调参数分别是:
Kp:比例增益—偏差愈大时,Kp 也愈大,比例期补偿更大。过大的比例增益会导致系
统的不稳定乃至崩溃。
Ki:积分,Ki 越大时,稳态偏差会更迅速地被消除。在达到稳态之前,在瞬态响应期
间组合的任何误差必须分开。
Kd:微分。Kd 越大时,越容易超调,但是不同扰动区域的信号噪音的瞬态响应可能导
致系统的不稳定。
3.环路调谐
如果 PID 控制器参数选择的不正确,控制过程输入可能是不稳定的,即:它的输出有
分歧,有或没有动摇,并且只通过饱和或者机械破损是有限的。控制环的协调根据那些期
望控制过程的最佳值来调整它的控制参数。
最佳控制行为就是过程能根据应用作出相应的变化。一些过程不允许在设定值以外易
变的过程超限,如果发生了,将是不安全的。其它过程必须在达到新设定值过程前把用掉
的能量减到最小。通常,过程要求稳定,不可因为过程条件和给定值的任何变化而摆动。
一些过程有一定的非线性,因此在系统满负荷下正常工作的参数在系统零负荷下将停止工
作。这部分为环路调谐描述了一些传统的手工方法。
PID 环的调节有几种方法。最有效的方法一般与某种形式的过程模型的发展有关,然
后选择的 P,I 和基于动态模型参数的 D。手工协调方法相对来说可能没有效率。
方法的选择基本依赖于控制环是否可以协调,以及系统的响应时间。如果系统可被离
线工作,最好的协调方法经常与输入的阶跃变化系统有关,输出值的测量作为一个时间函
数,并用来确定控制参数。
3.1 手工调节
如果系统必须保持在线,一种协调方法把积分和微分时间常数置零。增加 P 值直到环
的输出值摆动,然后,P 值应该大约被设为标准值的四分之一。 然后增加 D 直到过程补偿
在足够的时间内是正确的。不过,D 值太大将引起不稳定。最后,增加 I 值,如果需要的
话,直到那些环在负荷扰动之后可迅速到达给定值。不过,I 值太大将引起过度的反应并
且超调。快速 PID 环路调谐通常越过微小扰动并且能更迅速地达到给定值;但是,一些系
统不能承受超调,这时,采用超调闭环系统是有必要的,这个要求 P 值确定为引起系统摆
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