pid算法中位置型和增量型有什么区别,分析两者优缺点

来源:网络整理 作者:2017年11月24日 14:20
关键词:PIDPID算法

  PID控制是一个二阶线性控制器

  定义:通过调整比例、积分和微分三项参数,使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。

  优点

  a. 技术成熟

  b. 易被人们熟悉和掌握

  c. 不需要建立数学模型

  d. 控制效果好

  e. 鲁棒性

  通常依据控制器输出与执行机构的对应关系,将基本数字PID算法分为位置式PID和增量式PID两种。

  (1)数字PID位置型控制算法:

  pid算法中位置型和增量型有什么区别,分析两者优缺点

  由于计算机输出的u(k)可直接控制执行机构(如阀门),u(k)的值和执行机构的位置(如阀门开度)是一一对应的,因此通常称该公式为位置式PID控制算法。

  缺点:每次输出均与过去的状态有关,计算时要对e(k)进行累加,计算机运算工作量大。

  (2)数字PID增量型控制算法:

  pid算法中位置型和增量型有什么区别,分析两者优缺点

        执行机构需要的是控制量的增量(例如驱动步进电机)时,数字控制器的输出只是控制量的增量,该公式称为增量式PID控制算法。

  没有本质区别,就是数字pid的两种不同 表示形式而已,在计算一些题目时,根据题的具体内容选择适合的方法,

  位置型需要历次的偏差信号,而增量型只需一个增量信号即可。位置型计算繁琐,保存E占用很多内存,控制不方便。

  增量型误动作小,易于实现手动/自动的无扰动切换,不产生积分失控。但是缺点在于积分截断效应大,溢出影响大。

  区别:

  (1)位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关,用到了误差的累加值;而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关,因此位置式PID控制的累积误差相对更大;

  (2 )增量式PID控制输出的是控制量增量,并无积分作用,因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象,如步进电机等,而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象,如电液伺服阀。

  (3 )由于增量式PID输出的是控制量增量,如果计算机出现故障,误动作影响较小,而执行机构本身有记忆功能,可仍保持原位,不会严重影响系统的工作,而位置式的输出直接对应对象的输出,因此对系统影响较大。

  位置型PID优点: 增量型PID优点:

  (1)由于计算机输出增量,所以误动作影响小,必要时可用逻辑判断的方法去掉;

  (2 )增量设计只与本次的偏差值有关,与阀门原来的位置无关,因而增量算法易于实现手动/自动无扰动切换。

  (3 )不产生积分失控,所以容易获得较好的调节品质。

  增量控制缺点:

  (1)积分截断效应大,有静态误差;

  (2 )溢出的影响大。因此,应该根据被控对象的实际情况加以选择。

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