PID调节原理幻灯片.ppt

PID调节原理回忆 PID控制的优点 ①原理简单，使用方便； ②适应性强； ③鲁棒性强； 控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。 ④对模型依赖少。 比例调节的特点： （1）比例调节的输出增量与输入增量呈一一对应的比例关系，即：u = K e （2）比例调节反应速度快，输出与输入同步，没有时间滞后，其动态特性好。 （3）比例调节的结果不能使被调参数完全回到给定值，而产生余差。 若对象较稳定（对象的静态放大系数较小，时间常数不太大，滞后较小） 则比例带可选小些，这样可以提高系统的灵敏度，使反应速度加快一些； 相反，若对象的放大系数较大，时间常数较小，滞后时间较大 则比例带可选大一些，以提高系统的稳定性。 比例带的选取，一般情况下，比例带的范围大致如下： 压力调节： 30~70% 流量调节： 40~100% 液位调节： 20~80% 温度调节： 20~60% 积分调节的特点是无差调节 只要偏差不为零，控制输出就不为零，它就要动作到把被调量的静差完全消除为止 而一旦被调量偏差e为零，积分调节器的输出就会保持不变。 调节器的输出可以停在任何数值上,即: 被控对象在负荷扰动下的调节过程结束后，被调量没有余差，而调节阀则可以停在新的负荷所要求的开度上。 积分调节的稳定性 它的稳定作用比P调节差，采用积分调节不可能得到稳定的系统。 积分调节的滞后性 它的滞后特性使其难以对干扰进行及时控制，所以一般在工业中，很少单独使用I调节，而基本采用PI调节代替纯I调节。 积分速度（积分常数）的大小对调节过程影响： 增大积分速度 调节阀的速度加快，但系统的稳定性降低 当积分速度大到超过某一临界值时，整个系统变为不稳定，出现发散的振荡过程。 S0愈大，则调节阀的动作愈快，就愈容易引起和加剧振荡，而最大动态偏差则愈来愈小。 减小积分速度 调节阀的速度减慢，结果是系统的稳定性增加了，但调节速度变慢 当积分常数小到某一临界值时，调节过程变为非振荡过程。 无论增大还是减小积分速度，被调量最后都没有残差 比例调节和积分调节的比较： 比例调节是有差调节，积分调节是无差调节 比例调节能立即响应偏差变化积分调节调节过程缓慢 ∴当被调参数突然出现较大的偏差时 比例调节能立即按比例把调节阀的开度开得很大 但积分调节器需要一定的时间才能将调节阀的开度开大或减小 ∴如果系统干扰作用频繁，积分调节会显得十分乏力 单独的积分调节系统较罕见，它作为一种辅助调节规律与比例调节一起组成比例积分调节规律。 D调节的阶跃响应 微分调节的特点 P和I是根据已经形成的被调参数与给定值之偏差而动作(即偏差的方向和大小进行调节)。 微分调节是根据偏差信号的微分,即偏差变化的速度而动作的。 只要偏差一露头,调节器就立即动作，以求更好的调节效果 偏差没有变化,微分调节不起作用。 微分调节主要用于克服调节对象有较大的传递滞后和容量滞后。 注意： 微分调节不能消除余差。 ∵微分调节只对偏差的变化做出反应，而与偏差的大小无关。 单纯的微分调节器也是不能工作的。 ∵实际的调节器都有一定的失灵区，若调节误差的变化速度缓慢，以至于调节器不能察觉，纯微分调节器将不会动作，此时调节误差会不断累积却得不到校正。 PID是比例、积分、微分的缩写 Proportional-Integral-Differential 比例作用的输出与偏差大小成正比； 积分作用的输出变化速度与偏差成正比； 微分作用的输出与偏差变化速度成正比。 比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。 比例作用大，可以加快调节，减少误差 但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。 积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。 积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱。 加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。 积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。 微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能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。因此，可以改善系统的动态性能。 在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。 微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的微分调节，对系统抗干扰不利。 此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。 微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。 1、比例积分（PI）调节 积分调节可以消除静差,但有滞后现象，比例调节没有滞后现象，但存在静差。 PI调节就是综合P、I两