侵权投诉

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现

2018-06-01 09:09 次阅读

PID控制器(Proportion Integration Differentiation.比例-积分-微分控制器),由比例单元 P、积分单元 I 和微分单元 D 组成。通过Kp, Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。本文首先介绍的是PID控制器的工作原理,其次介绍的是pid控制器的输入输出,最后介绍了PID控制器的参数整定以及PID控制器的控制实现,具体的跟随小编一起来了解一下。

PID控制器的工作原理

PID控制器广泛应用于工业过程控制。工业自动化领域的大约95%的闭环操作使用PID控制器。控制器以这样一种方式组合,即产生一个控制信号。作为反馈控制器,它将控制输出提供到所需的水平。在微处理器发明之前,模拟电子元件实现了PID控制。但是今天所有的PID控制器都是由微处理器处理的。可编程逻辑控制器也有内置的PID控制器指令。

通过使用低成本的简单开关控制器,只有两种控制状态是可能的,例如全开或全关。它用于有限的控制应用,这两个控制状态足够控制目标。然而,这种控制的振荡特性限制了其使用,因此正在被PID控制器所取代。

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现

PID控制器保持输出,使得通过闭环操作在过程变量和设定点/期望输出之间存在零误差。PID使用三种基本的控制行为,下面将对此进行说明。

P-控制器:

比例或P-控制器给出与电流误差e(t)成比例的输出。它将期望值或设定值与实际值或反馈过程值进行比较。得到的误差乘以比例常数得到输出。如果错误值为零,则该控制器输出为零。

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现

此控制器在单独使用时需要偏置或手动重置。这是因为它从来没有达到稳定状态。它提供稳定的操作,但始终保持稳定状态的错误。当比例常数Kc增加时,响应速度会增加。

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现

I-控制器

由于p-控制器在过程变量和设定点之间总是存在偏差,所以需要I-控制器,这就提供了必要的动作来消除稳态误差。它集成了一段时间的误差,直到误差值达到零。它对最终控制装置的误差为零的值保持不变。

当发生负面误差时,积分控制会降低其输出。它限制了响应速度,影响了系统的稳定性。响应的速度通过减小积分增益Ki而增加。

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现

在上图中,随着I控制器的增益减小,稳态误差也逐渐减小。对于大多数情况下,PI控制器尤其适用于不需要高速响应的场合。

当使用PI控制器,I-控制器输出被限制在一定程度的范围内,克服了积分饱和,其中积分输出的推移,即使在零误差状态增加时,由于在所述植物的非线性的条件。

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现

d-控制器

I-控制器不具备预测错误未来行为的能力。所以一旦设定值改变,它就会正常反应。D控制器通过预测未来的错误行为来克服这个问题。其输出取决于误差相对于时间的变化率,乘以微分常数。它为输出提供启动,从而增加系统响应。

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现

在上图中,D控制器的响应比PI控制器多,输出的建立时间也减少。它通过补偿由I控制器引起的相位滞后来提高系统的稳定性。增加微分增益会提高响应速度。

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现

pid控制器的输入输出

输入:

被控对象的量测(被控制量)值 -- PV,也称为过程值;一般从测量单元来。

被控对象的设定值 -- SP或SV,也称为设定值;一般从操作单元来。

输出:

PID控制器的输出值 -- CO或CV或MV,也称为PID输出值;一般输出到手操器或输出卡件。

PID控制器的参数整定

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

在实际调试中,只能先大致设定一个经验值,然后根据调节效果修改。

对于温度系统:P([%])20--60,I(分)3--10,D(分)0.5--3

对于流量系统:P([%])40--100,I(分)0.1--1

对于压力系统:P([%])30--70,I(分)0.4--3

对于液位系统:P([%])20--80,I(分)1--5

参数整定找最佳,从小到大顺序查

先是比例后积分,最后再把微分加

曲线振荡很频繁,比例度盘要放大

曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳

曲线偏离回复慢,积分时间往下降

曲线波动周期长,积分时间再加长

曲线振荡频率快,先把微分降下来

动差大来波动慢。微分时间应加长

理想曲线两个波,前高后低4比1

一看二调多分析,调节质量不会低

PID控制器的控制实现

1、PID 的反馈逻辑

各种变频器的反馈逻辑称谓各不相同,甚至有类似的称谓而含义相反的情形。系统设计时应以所选用变频器的说明书介绍为准。所谓反馈逻辑,是指被控物理量经传感器检测到的反馈信号对变频器输出频率的控制极性。例如中央空调系统中,用回水温度控制调节变频器的输出频率和水泵电机的转速。冬天制热时,如果回水温度偏低,反馈信号减小,说明房间温度低,要求提高变频器输出频率和电机转速,加大热水的流量;而夏天制冷时,如果回水温度偏低,反馈信号减小,说明房间温度过低,可以降低变频器的输出频率和电机转速.减少冷水的流量。由上可见,同样是温度偏低,反馈信号减小,但要求变频器的频率变化方向却是相反的。这就是引入反馈逻辑的原由。几种变频器反馈逻辑的功能选择见表 1 。

2、打开 PID 功能

要实现闭环的 PID 控制功能,首先应将 PID 功能预置为有效。具体方法有两种:一是通过变频器的功能参数码预置,例如,康沃 CVF-G2 系列变频器,将参数 H-48 设为 O 时,则无 PID 功能;设为 1 时为普通 PID 控制;设为 2 时为恒压供水 PID 。二是由变频器的外接多功能端子的状态决定。例如安川 CIMR-G 7A 系列变频器,如图 1 所示,在多功能输入端子 Sl-S10 中任选一个,将功能码 H1-01 ~ H1-10( 与端子 S1-S10 相对应 ) 预置为 19 ,则该端子即具有决定 PI[) 控制是否有效的功能,该端子与公共端子 SC “ ON ”时无效,“ OFF ”时有效。应注意的是.大部分变频器兼有上述两种预置方式,但有少数品牌的变频器只有其中的一种方式。

在一些控制要求不十分严格的系统中,有时仅使用 PI 控制功能、不启动 D 功能就能满足需要,这样的系统调试过程比较简单。

3、目标信号与反馈信号

欲使变频系统中的某一个物理量稳定在预期的目标值上,变频器的 PID 功能电路将反馈信号与目标信号不断地进行比较,并根据比较结果来实时地调整输出频率和电动机的转速。所以,变频器的 PID 控制至少需要两种控制信号:目标信号和反馈信号。这里所说的目标信号是某物理量预期稳定值所对应的电信号,亦称目标值或给定值;而该物理量通过传感器测量到的实际值对应的电信号称为反馈信号,亦称反馈量或当前值。 PID 控制的功能示意图见图 2 。图中有一个 PID 开关。可通过变频器的功能参数设置使 PID 功能有效或无效。 PID 功能有效时,由 PID 电路决定运行频率; PID 功能无效时,由频率设定信号决定运行频率。 PID 开关、动作选择开关和反馈信号切换开关均由功能参数的设置决定其工作状态。

4、目标值给定

如何将目标值 ( 目标信号 ) 的命令信息传送给变频器,各种变频器选择了不同的方法,而归结起来大体上有如下两种方案:一是自动转换法,即变频器预置 PID 功能有效时,其开环运行时的频率给定功能自动转为目标值给定。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

请问PID闭环如何控制电机转速?

请问PID闭环如何控制电机转速?
发表于 10-18 08:00 0次 阅读

温度遥控遥测系统设计与PID实现

  温度遥控遥测是远程实现对温度的测量与控制,特别适合那些环境恶劣,测量人员不容易接近的场合,近年来在工农业生产中应用广...
发表于 10-16 14:05 505次 阅读

如何让单片机控制两个带编码器的直流电机使二者转速保持一致?

什么是PID控制算法? 如何让单片机控制两个带编码器的直流电机使二者转速保持一致? ...
发表于 10-15 07:15 0次 阅读

萌新求助,关于模糊PID控制仿真步骤是怎样的?

萌新求助,关于模糊PID控制仿真步骤是怎样的?...
发表于 10-13 09:01 0次 阅读

STM32野火平衡小车之如何搭建之PID与MPU6050初始化

STM32野火平衡小车之如何搭建之PID与MPU6050初始化...
发表于 10-13 06:04 0次 阅读

什么是pld控制原理 pid调节参数设置技巧

 PID因稳定性极好现被广泛应用于工业过程控制领域。PID能改善系统在调节过程中的动态特性以及可以避....
的头像 lhl545545 发表于 10-11 10:19 640次 阅读

PID控制算法的原理是什么

PID控制算法的原理是什么? PID控制算法有哪些应用? ...
发表于 10-11 09:33 0次 阅读

伺服电机系统三环的位置关系是怎样的

伺服电机系统三环的位置关系是怎样的? 一个位置随动PID控制系统是由哪些部分组成? ...
发表于 10-11 09:01 0次 阅读

PID各自对差值调节对系统的影响是什么?怎么解决?

PID各自对差值调节对系统的影响是什么?怎么解决?...
发表于 10-11 08:12 0次 阅读

怎样去设计一种PID控制器呢

PID控制器是由哪些部分组成的? 怎样去设计一种PID控制器呢? ...
发表于 10-11 07:34 0次 阅读

怎样去计算电流环的Kp参数与Ki参数

怎样去计算电流环的Kp参数? 怎样去计算电流环的Ki参数? ...
发表于 10-09 08:04 0次 阅读

PID参数调试步骤

没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这....
发表于 10-06 11:18 59次 阅读

PID控制PWM调节直流电机速度设计讲解

PID控制PWM调节直流电机速度设计讲解(军用通信电源技术有哪些)-该文档为PID控制PWM调节直流....
发表于 09-28 12:30 52次 阅读
PID控制PWM调节直流电机速度设计讲解

交流电机中PID程序

交流电机中PID程序(通信电源技术栏目)-交流电机中PID程序,数字实现,加快交流电机中反馈电压电流....
发表于 09-28 11:44 23次 阅读
交流电机中PID程序

PID自动调节直流电机的速度

PID自动调节直流电机的速度(电源技术的现状)-PID自动调节直流电机的速度。认为规定直流转多少转,....
发表于 09-24 12:50 43次 阅读
PID自动调节直流电机的速度

交流伺服神经元PID控制器研究

交流伺服神经元PID控制器研究(深圳市澳莱特电源技术有限公司)-该文档为交流伺服神经元PID控制器研....
发表于 09-22 15:09 31次 阅读
交流伺服神经元PID控制器研究

四轴PID讲解资料汇总

四轴PID讲解资料汇总
发表于 09-22 09:34 46次 阅读

闭环PID直流稳压仿真与控制一体化设计

闭环PID直流稳压仿真与控制一体化设计(第十一届亚洲电源技术论坛)-文档为闭环PID直流稳压仿真与控....
发表于 09-17 15:28 37次 阅读
闭环PID直流稳压仿真与控制一体化设计

PID-小车类-基于Cortex-M0的BLDC电机驱动

PID-小车类-基于Cortex-M0的BLDC电机驱动(普德新星电源技术有限公司招聘信息)-#in....
发表于 09-16 15:49 29次 阅读
PID-小车类-基于Cortex-M0的BLDC电机驱动

PID控制PWM调节直流电机速度

PID控制PWM调节直流电机速度(安徽理士电源技术有限公司图片)-PID控制PWM调节直流电机速度,....
发表于 09-15 14:02 55次 阅读
PID控制PWM调节直流电机速度

增量式PID算法的STM32实现 分析比例、积分、微分三个环节

虽然PID不是什么牛逼的东西,但是真心希望以后刚刚接触这块的人能尽快进入状态。特地分享一些自己如何实....
发表于 09-13 16:37 850次 阅读
增量式PID算法的STM32实现 分析比例、积分、微分三个环节

EeIE2021智博会邀请函

EeIE 2021智博会将聚焦新基建,设集成电路专业馆,展示智能制造核心部分的第三代半导体产业链、重....
发表于 08-25 11:23 3166次 阅读
EeIE2021智博会邀请函

基于PID控制的DC-DC升压开关电源设计

基于PID控制的DC-DC升压开关电源设计(通信电源技术文件)-该文档为基于PID控制的DC-DC升....
发表于 08-04 15:45 92次 阅读
基于PID控制的DC-DC升压开关电源设计

DCS控制系统PID参数的整定方法.

DCS控制系统PID参数的整定方法.(深圳市普德新星电源技术有限公司怎么样)-该文档为DCS控制系统....
发表于 08-04 15:40 153次 阅读
DCS控制系统PID参数的整定方法.

基于霍尔效应的编码电机实现PID操作

基于霍尔效应的编码电机实现PID操作
发表于 07-31 17:23 106次 阅读

逆变电源PID程序

逆变电源PID程序(共享单车的锁电源)-该文档为逆变电源PID程序简介文档,是一份很不错的参考资料,....
发表于 07-26 14:29 82次 阅读
逆变电源PID程序

PID控制PWM调节直流电机速度简介

PID控制PWM调节直流电机速度简介(电源缺相什么意思)-该文档为PID控制PWM调节直流电机速度简....
发表于 07-26 12:04 142次 阅读
PID控制PWM调节直流电机速度简介

PID直流电机转速控制实验报告

PID直流电机转速控制实验报告(2835灯珠电源选配)-该文档为PID直流电机转速控制实验报告资料,....
发表于 07-26 12:02 94次 阅读
PID直流电机转速控制实验报告

基于PID控制的直流电机调速系统

基于PID控制的直流电机调速系统(电源变压器线圈坏了)-该文档为基于PID控制的直流电机调速系统讲解....
发表于 07-26 10:50 94次 阅读
基于PID控制的直流电机调速系统

Optimal PID Design for Control of ActiveCar Suspen

Optimal PID Design for Control of ActiveCar Suspen....
发表于 07-26 10:17 66次 阅读
Optimal PID Design for Control of ActiveCar Suspen

PID算法原理、调试方法及源代码

PID算法原理、调试方法及源代码
发表于 07-06 10:25 147次 阅读

基于改进PID控制算法的火电厂过热温度控制

基于改进PID控制算法的火电厂过热温度控制
发表于 07-01 16:20 76次 阅读

基于模糊PID控制器的VRV空调系统设计方法

基于模糊PID控制器的VRV空调系统设计方法
发表于 07-01 16:08 82次 阅读

什么是零点和极点?时域上系统稳定性和S域的稳定性有什么关系?

PID是十分优美的控制算法,在工业控制应用地十分广泛,有的时候,无需知道系统模型的情况下,只要经验法....
的头像 FPGA之家 发表于 07-01 09:14 873次 阅读
什么是零点和极点?时域上系统稳定性和S域的稳定性有什么关系?

基于粒子群算法的无线充电PID控制器

基于粒子群算法的无线充电PID控制器
发表于 06-30 14:52 82次 阅读

全面剖析PID控制器

啥是PID? PID,就是“比例(proportional)、积分(integral)、微分(der....
的头像 PLC技术圈 发表于 06-29 11:26 570次 阅读

面向偶发实时系统的过载控制策略综述

面向偶发实时系统的过载控制策略综述
发表于 06-25 14:14 82次 阅读

种子老化箱模拟自然环境优势详解

托普云农种子老化箱可以模拟自然环境对种子进行检验,得出种子在各种自然环境下的老化速度等。广泛应用于各....
发表于 06-24 14:48 103次 阅读

非自衡化工生产过程的PID控制器设计方案

非自衡化工生产过程的PID控制器设计方案
发表于 06-23 15:30 85次 阅读

PID参数整定口诀

选用该曲线作为控制系统质量指标的理由是:它第一次回复到给定值较快,以后虽然又偏离了,但偏离不大,并且....
发表于 06-13 16:40 316次 阅读
PID参数整定口诀

如何提高国产PLC运行效率,缩短完成相同任务时的执行时间

量避免数据类型转换,不得不用时,尽量用AC存放中间变量,减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间,比....
发表于 06-13 16:14 95次 阅读

基于FPGA的PID系统源码下载

基于FPGA的PID系统源码下载
发表于 06-09 10:44 142次 阅读

基于卡尔曼滤波器的PID设计教程

基于卡尔曼滤波器的PID设计教程
发表于 06-03 10:27 153次 阅读

基于PID控制约束的主动控制机制

数据的复杂和多样性使得对大数据处理和分析能力有更髙的要求。流形聚类在数据挖掘中取得显著的成功,但参数....
发表于 06-01 16:20 88次 阅读

PID参数整定简介

PID参数整定资料免费下载。
发表于 06-01 10:36 160次 阅读

PID控制原理图

PID控制原理图免费下载。
发表于 06-01 10:29 262次 阅读

PID控制中如何整定PID参数

作为经典的控制理论,PID控制规律仍然是当今工控行业的主导控制方式,无论复杂、简单的控制任务,PID....
发表于 06-01 10:28 280次 阅读

数字PID及其参数整定方法

数字PID及其参数整定方法介绍。
发表于 05-31 16:34 138次 阅读

全球最大水上漂浮式光伏电站采用华为智能光伏解决方案

由中国电建集团湖北工程有限公司承建的全球单体最大水上漂浮式光伏电站——华能德州丁庄水库一期200兆瓦....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 05-27 17:45 1282次 阅读

使用过程仿真函数模拟PID控制的过程

练习目的:使用过程仿真函数模拟PID控制的过程,熟悉PID函数的使用和调试。  练习要求:通过对一个....
的头像 PLC技术圈 发表于 05-27 17:31 785次 阅读

PID控制中P、I、D参数的作用是什么

PID控制中有P、I、D三个参数,只有明白这三个参数的含义和作用才能完成控制器PID参数整定,让控制....
发表于 05-27 15:38 144次 阅读

PID的功能介绍及其应用

PID的功能介绍及其应用说明。
发表于 05-25 16:36 116次 阅读

PID算法C语言编程

自从计算机进入控制领域以来,用数字计算机代替模拟计算机调节器组成计算机控制系统,不仅可以用软件实现P....
发表于 05-25 16:31 113次 阅读

PID调节方法讲解

PID调节方法讲解免费下载。
发表于 05-25 16:01 143次 阅读

PID算法原理_调试经验以及代码总结

PID算法原理_调试经验以及代码总结分享。
发表于 05-25 15:59 124次 阅读

PID调节控制电机速度控制系统文件下载

PID调节控制电机速度控制系统文件下载
发表于 05-24 10:58 154次 阅读

基于DSP的单电磁浮列车悬浮控制器

本文建立了单电磁铁悬浮系统(SMIS)的非线性动态模型,并在平衡点附近线性化,得到相应的磁悬浮系统线....
发表于 05-13 10:21 120次 阅读
基于DSP的单电磁浮列车悬浮控制器

上位机不会写 可以试试玩终端

调试参数在嵌入式开发中再常见不过了,比如滤波系数、PID参数以及一些简单的模式参数切换、写入和读取等....
的头像 嵌入式ARM 发表于 05-10 18:06 1044次 阅读
上位机不会写 可以试试玩终端

基于遗传算法的收卷张力控制器实现与设计

针对分切机收卷过程中存在的非线性、时变性、干扰性等问题,结合遺传算法(ε netic algorit....
发表于 05-08 14:18 110次 阅读

基于非线性PID控制器的连续搅拌反应釜

连续搅拌反应釜( continuously stirred tank reactor,CSTR)普遍....
发表于 05-08 11:41 93次 阅读