精华内容
下载资源
问答
  • 在控制又称什么或什么
    千次阅读
    2019-09-17 16:37:05

    1.算法概述

    PID 是一个闭环控制算法。因此要实现PID算法,必须在硬件上具有闭环控制,就是得有反馈。比如控制一个电机的转速,就得有一个测量转速的传感器,并将结果反馈到控制路

    线上。以前对于闭环控制的一个最朴素的想法就只有 P 控制,将当前结果反馈回来,再与目标相减,为正的话,就减速,为负的话就加速。现在知道这只是最简单的闭环控制算法。

    PID 是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法。但并不是必须同时具备这三种算法,也可以是 PD,PI,甚至只有 P 算法控制。PID 算法的结构图如下图:

     

    比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法各有作用:

    比例,反应系统的基本(当前)偏差 e(t),系数大,可以加快调节,减小误差,但过大的比例使系统稳定性下降,甚至造成系统不稳定;

    积分,反应系统的累计偏差,使系统消除稳态误差,提高误差度,因为有误差,积分调节就进行,直至无误差;

    微分,反映系统偏差信号的变化率 e(t)-e(t-1),具有预见性,能预见偏差变化的趋势,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。但是微分对噪声干扰有放大作用,加强微分对系统抗干扰不利。

    积分和微分都不能单独起作用,必须与比例控制配合。

    2 控制器的 P,I,D 项选择

    下面将常用的各种控制规律的控制特点简单归纳一下:

    1、比例控制规律 P:采用 P 控制规律能较快地克服扰动的影响,它的作用于输出值较快,但不能很好稳定在一个理想的数值,不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响,但有余差出现。它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、控制要求不高、被控参数允许在一定范围内有余差的场合。如:工程部下设的水泵房冷、热水池水位控制;油泵房中间油罐油位控制等。

    2、比例积分控制规律(PI):在工程中比例积分控制规律是应用最广泛的一种控制规律。积分能在比例的基础上消除余差,它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、被控参数不允许有余差的场合。如:在主线窑头重油换向室中 F1401 到 F1419 号枪的重油流量控制系统;油泵房供油管流量控制系统;退火窑各区温度调节系统等。

    3、比例微分控制规律(PD):微分具有超前作用,对于具有容量滞后的控制通道,引入微分参与控制,在微分项设置得当的情况下,对于提高系统的动态性能指标,有着显著效果。因此,对于控制通道的时间常数或容量滞后较大的场合,为了提高系统的稳定性,减小动态偏差等可选用比例微分控制规律。如:加热型温度控制、成分控制。需要说明一点,对于那些纯滞后较大的区域里,微分项是无能为力,而在测量信号有噪声或周期性振动的系统,则也不宜采用微分控制。如:大窑玻璃液位的控制。

    4、例积分微分控制规律(PID):PID 控制规律是一种较理想的控制规律,它在比例的基础上引入积分,可以消除余差,再加入微分作用,又能提高系统的稳定性。它适用于控制通道时间常数或容量滞后较大、控制要求较高的场合。如温度控制、成分控制等。

    鉴于 D 规律的作用,我们还必须了解时间滞后的概念,时间滞后包括容量滞后与纯滞后。其中容量滞后通常又包括:测量滞后和传送滞后。测量滞后是检测元件在检测时需要建立一种平衡,如热电偶、热电阻、压力等响应较慢产生的一种滞后。而传送滞后则是在传感器、变送器、执行机构等设备产生的一种控制滞后。纯滞后是相对与测量滞后的,在工业上,大多的纯滞后是由于物料传输所致,如:大窑玻璃液位,在投料机动作到核子液位仪检测需

    要很长的一段时间。

    总之,控制规律的选用要根据过程特性和工艺要求来选取,决不是说 PID 控制规律在

    任何情况下都具有较好的控制性能,不分场合都采用是不明智的。如果这样做,只会给其它

    工作增加复杂性,并给参数整定带来困难。当采用 PID 控制器还达不到工艺要求,则需要

    考虑其它的控制方案。如串级控制、前馈控制、大滞后控制等。

    3 公式

     

    4 pid 算法源代码:

    float PID(float e,float kp,float ki,float kd)

    {

    static float e_s=0,sum=0;//e_s 用于保存上一次的误差值,用于计算微分项。Sum 用

    于计算累加和,计算积分项。

    float r;

    sum+=e;//计算积分累加和

    r=kp*e+ki*sum+kd*(e-e_s);//从左至右分别是比例项、积分项、微分项

    e_s=e;//保存这一次的误差值用于下一次微分计算

    return r;

    }

    5 平衡车控制示例

    void loop()

    {

    float kp=30,ki=0.0,kd=10,r1,r2;

    if (sign==0) return; //sign 为数据更新标志,每隔 10ms 更新一次,也就是说以下代码每隔 10ms 控制一次。

    sign=0;

    kd = (float)analogRead(0)/1024*200;

    r1=PID1(Angle[0],kp,ki,kd);//PID1、PID2 函数就是第四节的 PID 函数,为了区分左右轮,所以分成两个。

    r2=PID2(Angle[0],kp,ki,kd);

    SetMotor(r1,r2);//设置电机转速。

    }

    更多相关内容
  • 控制理论】滑模控制最强解析

    万次阅读 多人点赞 2019-05-16 21:01:20
    更新,知乎创建了一个专栏,主要包括一些控制理论和机器人控制方面的知识。 https://zhuanlan.zhihu.com/p/78549442 滑模控制是一种相当简单而且控制性能优越的控制方法,但是绝大多数的工厂做过程控制时还是...

    更新,在知乎创建了一个专栏,主要包括一些控制理论和机器人控制方面的知识。

    https://zhuanlan.zhihu.com/p/78549442


    滑模控制是一种相当简单而且控制性能优越的控制方法,但是绝大多数的工厂在做过程控制时还是只考虑PID控制,我觉得有必要写一篇文章详细的解释一下它的工作原理。

    它的控制效果优越体现在哪里呢?主要是两点:1、滑动模态可以进行设计,调节的参数少,响应速度快。2、对扰动不灵敏。什么是干扰?如果你的机器好端端地在工作,突然来了一个熊孩子拿起一钉锤就是一顿敲;或者工厂附近有高铁,每隔一段时间地面就要抖两下。滑模控制对扰动有很强的抑制能力,这对于在复杂环境工作下的机器来说非常友好。

    滑模控制本质上是非线性控制的一种,简单的说,它的非线性表现为控制的不连续性,即系统的“结构”不固定,可以在动态过程中根据系统当前的状态有目的地不断变化,迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动。

     

    针对一个真实的系统来解释,现在假设光滑的平面上有一个小木块,它在坐标轴X=2处,它存在一个向坐标轴远离的速度\dot{x}=2,现在的问题就是如何设计一个控制器让它最后能停在原点。

                                                

    1、根据上面的描述,可以写出这个小木块的状态方程:

                                                                                       

    x1,x2分别代表木块的位置和速度,u代表控制器的输出,控制目标很明确,最终要让x_1=0,x_2=0。用系统框图来表示为:

                       

    2、设计滑模面

                                                                             

    这里可能有人就要问了,滑模面是个什么东西?凭什么要写成这种形式而不是其他形式?

    之前说过了控制器的目的是为了使得x_1=0,x_2=0,那如果s=0,会有什么结果呢?

    可以看出状态量最终都会趋于零,而且是以指数速度趋近,指数趋近速度什么意思,也就是说当t=1/c时,趋近到零的这个过程它已经完成了63.2%,当t=3/c时,它已经完成了95.021%。调节c的大小可以调节状态趋近于零的速度。c越大,速度也就越快。所以如果满足s=cx_1+x_2=0,那么系统的状态将沿着滑模面趋于零,(s=0称之为滑模面)。用相平面来表示这个指数趋近的过程为,沿着箭头的方向移动到原点的这个过程就是设计滑模面要实现的效果。                                     

    3、设计趋近律,寻找s与控制u之间的关系

    上面说到如果s=0状态变量最终会趋于零,可是如何保证s=0呢?这就是控制率u所要实现的内容了。

    s=cx_1+x_2,在这个方程里面并没有u,我们想到可能和u有关系,果然:

                                                         

    趋近律就是指的\dot{x},趋近律一般有如下几种设计:

                                                       

    根据以上的趋近律,可以求出控制器u的表达式,对于\dot{s}=-\varepsilon sgn(s),\varepsilon >0来说,u=-cx_2-\varepsilon sgn(s),对木块施加该u的控制,那么最终木块会稳定在原点。

    再回来解释为什么趋近律\dot{s}这么设计会保证s=0。

    在控制原理中,用Lyapunov函数来判断系统的稳定性,对于系统状态方程\dot{s}=cx_2+u(目标已经变成s=0,因此现在写成s的状态方程),对于平衡点s,如果存在一个连续函数V满足

    那么系统将在平衡点s=0处稳定,即\lim_{t\rightarrow \infty}s=0

    V(s,t)=1/2s^2,很明显满足第一个条件,第二个条件也满足。满足Lyapunov函数的条件,s最终会稳定滑模面,也就是s=0。

    讲到这里,我们可以稍微总结一下滑模控制的设计步骤。首先根据被控对象的状态方程设计滑模面s=CX,状态一旦到达滑模面,将以指数趋近方式达到稳定状态。然后设计趋近律\dot{s}求出控制器的表达,李雅普诺夫函数作为稳定性的保证,即保证s=0可达,(相平面中的其他点能到达滑模面)。

     


    细心的朋友可能发现了一个问题,Lyapunov函数的两个条件能保证\lim_{t\rightarrow \infty}s=0,但是这个几乎没有什么用处。为什么这么说呢,因为它对到达的时间没有任何的要求,t=2s时s=0和t=200s时s=0都满足Lyapunov函数的要求,万一真的出现那种长时间才到达滑模面的情况,在实际情况下,是没有意义的。

    对Lyapunov函数的第二个条件做修改,让它能实现有限时间达到稳定点。

    对于改进后的第二个条件,分离变量然后积分,假设积分时间为t。

                          

                                                                                     \int _0^t \frac{\dot V}{V^{1/2}}dt\leq -\alpha t

    得到:

                                                              

    根据这个不等式可以看出V将在有限时间tr内到稳定点,\alpha越大,到达稳定点的时间越快。

                                                                     

    因为Lyapunov条件的改变,控制器u也要相应做出改变:

    只有满足才能实现有限时间到达滑模面。

     

     


    咱们继续分析,因为以上的讨论都还没有涉及干扰项d,现在将干扰加入系统状态方程,看看滑模控制是怎么做到对干扰不敏感的,这是真的牛。

    加入干扰项后,有新的状态方程:

                                                                              

    当然,这对滑模面的设计没有影响,滑模面还是,变化的是趋近律\dot{s},控制率u还是保持上面的形式

    为了满足Lyapunov函数,有:

                                                    

    上式中的L表示干扰的上界,

    对比\dot{V}的条件,只有当时,Lyapunov函数既满足有限时间收敛又负定。因此,系统仍按照先滑动到滑模面,再沿滑模面做指数趋近运动。干扰没有对系统造成影响。

     

    因为几天前老师给我开了小灶,花了几个小时专门讲滑模,所以心血来潮总结了这一篇文章,用viso画图、敲公式尽量想把这篇博客写得好一点,结果断断续续花了一天的时就按才搞完,心累。另外,CSDN的编辑器是真的难用

     

    展开全文
  • 微程序控制器概述 微程序控制器的基本原理:把一条指令的微操作控制...微命令:直接作用于部件或控制门电路的控制命令,是构成控制信号序列的最小单位。如PC→AR, DR→IR等。 微操作:由微命令控制实现的最基本的操

    微程序控制器概述

    微程序控制器的基本原理:把一条指令的微操作控制信号序列,以二进制编码字(称为微指令)的形式编制成程序(称为微程序),并存放在控制存储器中。执行指令时,通过依次读取一条条微指令,产生一组组操作控制信号,控制有关功能部件完成一组组微操作,从而完成一条指令的功能。
    优点:应用灵活,控制规整,便于计算机设计自动化,并易于修改和扩充。
    有关名词术语

    • 微命令:直接作用于部件或控制门电路的控制命令,是构成控制信号序列的最小单位。如PC→AR, DR→IR等。

    • 微操作:由微命令控制实现的最基本的操作。如PCoe,ARce等。 微指令:用以产生一组微命令,控制完成一组微操作的二进制编码字称为微指令。

    • 微程序:一系列微指令的有序集合称为微程序。

    • 微周期:从控制存储器中读取一条微指令并执行相应的微操作所需的时间称为微周期。在微程序控制的机器中,微周期是它的主要时序信号。通常一个时钟周期为一个微周期。

    • 控制存储器(CM):存放微程序的存储器。也称为微程序存储器。
      在这里插入图片描述

    微程序控制器的工作过程

    如图,下面,针对这个,慢慢解读
    在这里插入图片描述
    微指令寄存器µIR

    • 标志微指令执行的开始
    • 微操作控制部分:以编码的形式存在,经过微指令译码后形成微操作控制信号,即微命令。
    • 顺序控制部分:控制微指令的执行顺序,包含了下一条微指令地址的信息,用于形成后继微指令的微地址。

    微地址形成电路µAG。有三个输入

    • µIR的顺序控制部分
    • IR主要用于产生微程序的入口地址,比如依据指令的操作码形成对应各指令执行阶段的微程序入口地址。
    • PSW在某些场合,需要根据PSW中的状态标志决定分支转移的微地址。

    微地址寄存器µAR

    • 接收µAG形成的微地址
    • 标志从控存中读取下一条微指令的开始
    • 初始值
    • 取指令微程序的入口地址
    • 在系统复位时初始化

    从这里可以将原图在标记一下
    在这里插入图片描述
    有一点先要明确的是,在微程序控制器工作前,取指令操作已经完成
    假设当前微程序控制器工作到微指令寄存器µIR,当完成其微操作控制部分,即微命令后,其顺序控制部分才会(不考虑流水线或其他复杂情况)释放下一条微指令地址的信息一般情况下,下一条微指令的地址(简称微地址)由当前微指令顺序控制字段直接给出。这部分信息存放在微地址寄存器中,也可以说是由微地址寄存器直接给出。),与IR和PSW部分一同输入微地址形成电路µAG
    微地址形成电路µAG再到微地址寄存器µAR获取微地址( 标志从控存中读取下一条微指令的开始)
    通过控制存储器CM(简称控存)获取下一条微指令,执行相关的微命令

    最后再补充几个点

    • 在组合逻辑控制器中,一条指令的功能是直接由硬件解释实现的;而在微程序控制器中,每条指令都对应着一段微程序,指令的功能是由微程序解释实现的,硬件完成的是微指令的功能。
    • 通常用ROM组成控存。
    • 微程序实质上定义了机器的指令系统。因此可通过修改微程序,在相同的硬件中实现不同的指令系统
    • 由于一条机器指令的执行过程中,需要多次访问控存,所以控存的速度直接影响到机器的速度。
    展开全文
  • PID控制详解

    万次阅读 多人点赞 2018-12-16 10:43:04
    PID控制详解 一、PID控制简介 PID( Proportional Integral Derivative)控制是... 工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制又称PID调节,它实际上是一种算法。PID控制器问...

    PID控制详解

    一、PID控制简介

       PID( Proportional Integral Derivative)控制是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于工业过程控制,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。

       在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节,它实际上是一种算法。PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

       从信号变换的角度而言,超前校正、滞后校正、滞后-超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。

       PID调节器的适用范围:PID调节控制是一个传统控制方法,它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场,不同的现场,仅仅是PID参数应设置不同,只要参数设置得当均可以达到很好的效果。均可以达到0.1%,甚至更高的控制要求。

    PID控制的不足

      1. 在实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定,难以建立精确的数学模型,常规的PID控制器不能达到理想的控制效果;

      2. 在实际生产现场中,由于受到参数整定方法烦杂的困扰,常规PID控制器参数往往整定不良、效果欠佳,对运行工况的适应能力很差。

    二、PID控制器各校正环节

       任何闭环控制系统的首要任务是要稳(稳定)、快(快速)、准(准确)的响应命令。PID调整的主要工作就是如何实现这一任务。

      增大比例系数P将加快系统的响应,它的作用于输出值较快,但不能很好稳定在一个理想的数值,不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响,但有余差出现,过大的比例系数会使系统有比较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。积分能在比例的基础上消除余差,它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修整,减小稳态误差。微分具有超前作用,对于具有容量滞后的控制通道,引入微分参与控制,在微分项设置得当的情况下,对于提高系统的动态性能指标,有着显著效果,它可以使系统超调量减小,稳定性增加,动态误差减小。

       综上所述,P—比例控制系统的响应快速性,快速作用于输出,好比"现在"(现在就起作用,快),I—积分控制系统的准确性,消除过去的累积误差,好比"过去"(清除过去积怨,回到准确轨道),D—微分控制系统的稳定性,具有超前控制作用,好比"未来"(放眼未来,未雨绸缪,稳定才能发展)。当然这个结论也不可一概而论,只是想让初学者更加快速的理解PID的作用。

      在调整的时候,你所要做的任务就是在系统结构允许的情况下,在这三个参数之间权衡调整,达到最佳控制效果,实现稳快准的控制特点。

       比例控制可快速、及时、按比例调节偏差,提高控制灵敏度,但有静差,控制精度低。积分控制能消除偏差,提高控制精度、改善稳态性能,但易引起震荡,造成超调。微分控制是一种超前控制,能调节系统速度、减小超调量、提高稳定性,但其时间常数过大会引入干扰、系统冲击大,过小则调节周期长、效果不显著。比例、积分、微分控制相互配合,合理选择PID调节器的参数,即比例系数KP、积分时间常数τi和微分时间常数τD,可迅速、准确、平稳的消除偏差,达到良好的控制效果。

      1. 比例环节

       成比例地反映控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,以减小偏差。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。

       P参数越大比例作用越强,动态响应越快,消除误差的能力越强。但实际系统是有惯性的,控制输出变化后,实际y(t)值变化还需等待一段时间才会缓慢变化。由于实际系统是有惯性的,比例作用不宜太强,比例作用太强会引起系统振荡不稳定。P参数的大小应在以上定量计算的基础上根据系统响应情况,现场调试决定,通常将P参数由大向小调,以能达到最快响应又无超调(或无大的超调)为最佳参数。

      优点:调整系统的开环比例系数,提高系统的稳态精度,减低系统的惰性,加快响应速度。

      缺点:仅用P控制器,过大的开环比例系数不仅会使系统的超调量增大,而且会使系统稳定裕度变小,甚至不稳定。
      
      2. 积分环节

       控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。主要用于消除静差,提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数T,T越大,积分作用越弱,反之则越强。

      为什么要引进积分作用?

       比例作用的输出与误差的大小成正比,误差越大,输出越大,误差越小,输出越小,误差为零,输出为零。由于没有误差时输出为零,因此比例调节不可能完全消除误差,不可能使被控的PV值达到给定值。必须存在一个稳定的误差,以维持一个稳定的输出,才能使系统的PV值保持稳定。这就是通常所说的比例作用是有差调节,是有静差的,加强比例作用只能减少静差,不能消除静差(静差:即静态误差,也称稳态误差)。

       为了消除静差必须引入积分作用,积分作用可以消除静差,以使被控的y(t)值最后与给定值一致。引进积分作用的目的也就是为了消除静差,使y(t)值达到给定值,并保持一致。

       积分作用消除静差的原理是,只要有误差存在,就对误差进行积分,使输出继续增大或减小,一直到误差为零,积分停止,输出不再变化,系统的PV值保持稳定,y(t)值等于u(t)值,达到无差调节的效果。

       但由于实际系统是有惯性的,输出变化后,y(t)值不会马上变化,须等待一段时间才缓慢变化,因此积分的快慢必须与实际系统的惯性相匹配,惯性大、积分作用就应该弱,积分时间I就应该大些,反之而然。如果积分作用太强,积分输出变化过快,就会引起积分过头的现象,产生积分超调和振荡。通常I参数也是由大往小调,即积分作用由小往大调,观察系统响应以能达到快速消除误差,达到给定值,又不引起振荡为准。

       对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。PI控制器不但保持了积分控制器消除稳态误差的“记忆功能”,而且克服了单独使用积分控制消除误差时反应不灵敏的缺点。

      优点:消除稳态误差。
      
      缺点:积分控制器的加入会影响系统的稳定性,使系统的稳定裕度减小。

      3. 微分环节

       反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。

      为什么要引进微分作用?

       前面已经分析过,不论比例调节作用,还是积分调节作用都是建立在产生误差后才进行调节以消除误差,都是事后调节,因此这种调节对稳态来说是无差的,对动态来说肯定是有差的,因为对于负载变化或给定值变化所产生的扰动,必须等待产生误差以后,然后再来慢慢调节予以消除。

       但一般的控制系统,不仅对稳定控制有要求,而且对动态指标也有要求,通常都要求负载变化或给定调整等引起扰动后,恢复到稳态的速度要快,因此光有比例和积分调节作用还不能完全满足要求,必须引入微分作用。比例作用和积分作用是事后调节(即发生误差后才进行调节),而微分作用则是事前预防控制,即一发现y(t)有变大或变小的趋势,马上就输出一个阻止其变化的控制信号,以防止出现过冲或超调等。
    D越大,微分作用越强,D越小,微分作用越弱。系统调试时通常把D从小往大调,具体参数由试验决定。

       如:由于给定值调整或负载扰动引起y(t)变化,比例作用和微分作用一定等到y(t)值变化后才进行调节,并且误差小时,产生的比例和积分调节作用也小,纠正误差的能力也小,误差大时,产生的比例和积分作用才增大。因为是事后调节动态指标不会很理想。而微分作用可以在产生误差之前一发现有产生误差的趋势就开始调节,是提前控制,所以及时性更好,可以最大限度地减少动态误差,使整体效果更好。但微分作用只能作为比例和积分控制的一种补充,不能起主导作用,微分作用不能太强,太强也会引起系统不稳定,产生振荡,微分作用只能在P和I调好后再由小往大调,一点一点试着加上去。

       自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势。这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。PD控制只在动态过程中才起作用,对恒定稳态情况起阻断作用。因此,微分控制在任何情况下都不能单独使用。

      优点:使系统的响应速度变快,超调减小,振荡减轻,对动态过程有“预测”作用。

       在低频段,主要是PI控制规律起作用,提高系统型别,消除或减少稳态误差;在中高频段主要是PD规律起作用,增大截止频率和相角裕度,提高响应速度。因此,控制器可以全面地提高系统的控制性能。

    三、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:

      1. 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。

      2. 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。

      PID调试一般原则

      a.在输出不振荡时,增大比例增益P。
      b.在输出不振荡时,减小积分时间常数Ti。
      c.在输出不振荡时,增大微分时间常数Td。

      PID调试一般步骤

      a. 确定比例增益P

      确定比例增益P 时,首先去掉PID的积分项和微分项,一般是令Ti=0、Td=0(具体见PID的参数设定说明),使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%,由0逐渐加大比例增益P,直至系统出现振荡;再反过来,从此时的比例增益P逐渐减小,直至系统振荡消失,记录此时的比例增益P,设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。

      b. 确定积分时间常数Ti

      比例增益P确定后,设定一个较大的积分时间常数Ti的初值,然后逐渐减小Ti,直至系统出现振荡,之后在反过来,逐渐加大Ti,直至系统振荡消失。记录此时的Ti,设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。

      c. 确定微分时间常数Td

      微分时间常数Td一般不用设定,为0即可。若要设定,与确定 P和Ti的方法相同,取不振荡时的30%。

      d. 系统空载、带载联调,再对PID参数进行微调,直至满足要求。

       变速积分的基本思想是,设法改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应:偏差越大,积分越慢;反之则越快,有利于提高系统品质。

    转载的地址http://blog.sciencenet.cn/blog-699887-948853.html

    大家再看看维基百科上面的PID的动图。

     

    https://zh.wikipedia.org/wiki/PID%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%99%A8

    维基百科上面讲的也比较清楚,结合起来看挺好。

    多谢小伙伴更正了里面的小错误,步骤C为微分时间@lubingabby

    展开全文
  • 过程控制第四章到第六章

    千次阅读 2021-06-16 13:31:05
    比例度又称比例带 比例带δ与控制器比例增益Kc的倒数成正比,当采用无量纲形式(如采用单元组合仪表)时,比例带δ就等于控制器比例增益Kc的倒数。比例带δ小,意味着较小的偏差就能激励控制器产生100%的开度变化,...
  • 电脑怎么退出老师控制

    万次阅读 2021-07-09 00:24:12
    电脑退出老师控制,其方法有:1、首先电脑桌面,点右下角的“开始”,选择“设置”,再选择“控制板面”,最后点击“安全中心”,接着会出现一个页面,把页面拉到最下面会看到“windows 防火墙”字样,点击...
  • 智能驾驶车辆横向控制算法

    千次阅读 多人点赞 2021-05-06 17:58:03
    基于车辆模型的横向控制方法 1. 简介 1.1. 无人驾驶车辆 1.2. 横向控制和纵向控制 1.3. 横向控制 1.3.1. 无模型横向控制 1.3.2. 基于模型横向控制 2. 基于车辆运动学模型的控制方法 2.1. 车辆运动学模型 2.2. 纯...
  • 滑模控制概述

    万次阅读 2021-08-20 15:15:32
      滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)是一种特殊类型的变结构控制(Variable Structure Control,VSC),因此又称之为滑模变结构控制,是近年来广泛应用和发展的一种控制方法。滑模控制本质上是一种非线性控制,即...
  • 前面几篇博客介绍了卡尔曼滤波的一些基本算法,其实目标追踪,定位,传感器融合还有很多问题要处理,这些我们以后的系列博客中进一步细讲,现在我想给大家介绍一下无人驾驶汽车系统开发中需要的控制相关的理论和...
  • 计算机的三类总线分别是什么

    千次阅读 2021-07-20 02:58:21
    计算机的三类总线分别是:控制总线、地址总线和数据总线。控制总线用于将微处理器控制单元的信号,传送到周边设备;地址总线用来指定RAM之中储存的数据的地址;数据总线用于CPU与RAM之间来回传送需要处理或是...
  • 滑模控制简单理解(hm-1)

    千次阅读 2021-07-10 16:02:19
    变结构控制(VSC)是一种特殊的非线性控制器,表现为控制的不连续性,又称滑模控制(SMC)。一般步骤为滑模面的设计、趋近率的设计、控制器的求解。 滑模控制的理解 如图所示,s是滑模面,系统状态处于滑模面...
  • PID控制器的介绍

    千次阅读 2022-03-16 13:30:12
    工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称 PID 控制又称 PID 调节。PID 控制器问世至今已有近 70 年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术...
  • PID闭环控制算法解析(最透彻)

    万次阅读 多人点赞 2020-10-11 19:24:48
    PID闭环控制算法解析 PID简介 P Proportion(比例) 就是输入偏差乘以一个常数 I Integral(积分) 就是对输入偏差进行积分运算 D ...
  • DNS是什么意思?DNS怎么设置才好?

    万次阅读 2021-07-09 07:22:21
    DNS怎么设置才好?DNS设置涉及的范围很广,只要是和...该如何设置DNS呢?下面小编来详细介绍一下。DNS是什么意思?DNS是一个非常重要而且常用的系统。主要的功能是将人易于记忆的DomainName与人不容易记忆的IPAddres...
  • 车载网络: ECU (电子控制单元)

    千次阅读 2018-01-02 15:26:35
    介绍ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元,又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器。功能它和普通的电脑一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、...
  • 有人分析马云资产的增长主要得益于阿里巴巴股价的上涨,尽管他的手中仅有8.9%的股份,但仍阻挡不了马云成为首富的步伐。 除此之外,马云还做了另外两件值得举国沸腾的大事: 1、支付宝宣布进军美国,直接叫板...
  • 控制单元

    千次阅读 2019-01-13 00:52:10
    控制单元的功能 发出各种控制命令或者是微指令,控制...指出这条指令要做什么操作,以便指令的执行阶段对不同的指令发出不同的控制信号。 (2)时钟信号。 控制单元时钟信号的控制下进行工作。各种微操作命令...
  • 编队控制方法

    千次阅读 2020-07-14 19:52:36
    简介   目前,实现多 AUV 系统...作为目前最为常用的一种编队控制方法,其基本思想是:所有编队成员被指定为领航者跟随者这两种角色,领航者通过沿着预定或者临时设定的路径航行,掌控整个编队的运动趋势,跟随者依
  • kafka中的ISR、AR代表什么?ISR伸缩什么

    万次阅读 多人点赞 2019-06-21 14:09:24
    kafka中的ISR、AR代表什么?ISR伸缩什么? ​ 分区中的所有副本统称为AR(Assigned Repllicas)。所有与leader副本保持一定程度同步的副本(包括Leader)组成ISR(In-Sync Replicas),ISR集合是AR集合中的...
  • 事务并发控制(一)

    万次阅读 2019-01-15 21:29:51
    例如,事务T1修改了某数据,事务T2T1未提交之前读取同一数据后,T1由于某种原因被撤销,这时T1已修改过的数据恢复原值,T2读到的数据就与数据库中的数据不一致了,则T2读到的数据为“脏”数据。如图2.1所示。 ...
  • 身份认证与访问控制

    千次阅读 2019-10-23 14:09:05
    身份认证与访问控制 身份认证技术概述 身份认证的概念和种类 多数银行的网银服务,除了向客户提供U盾证书保护模式外,还推出了动态口令方式,可免除携带U盾的不便,这是一种动态密码技术,使用网银过程中,输入...
  • 自动化控制面试问题整理

    万次阅读 多人点赞 2021-08-22 10:29:14
    一、系统建模,二、经典控制与现代控制,三、自动检测,四、过程控制,五、计算机控制,六、微机原理,七、电子技术综合,八、电机控制,九、专业英语名词 一、系统建模 建模的方法 (1)机理建模(微分方程、传递...
  • INV(inv是什么的缩写)

    千次阅读 2021-05-24 10:40:20
    INVplc编程中是取反指令,又称取非指令。 INV指令是将左边电路的逻辑运算结果取反。若运算结果为"1"取反后变为"0"。若运算结果为"0"取反后变为"1"。 invn. INV=invoice (外贸);[医][=inferior nasal ...
  • C语言中if(!a)表示什么意思?

    千次阅读 2021-05-21 18:13:22
    if语句是最基本的分支控制语句,再具体应用中有多种不同的使用形式。但是不管是哪种形式的if语句,都是通过对给定的条件作出判断,然后决定下一步要执行的分支程序,从而实现由条件的分支处理。if简单的来说就是条件...
  • 什么是计算机总线?计算机总线分为哪些?

    万次阅读 多人点赞 2019-08-24 11:51:52
    依据传递的内容不同,总线分为数据总线、地址总线和控制总线3种。 1)数据总线:数据总线用于传递数据信息。此处的“数据”是广义的,既可以是一般意义上的数据(例如送往打印机上的打印数据),也可以是指令代码...
  • stm32直流电机控制—PID算法篇

    万次阅读 多人点赞 2020-10-05 00:58:28
    文章目录stm32直流电机控制—PID算法篇前言一、pandas是什么?二、使用步骤1.引入库2.读入数据总结 前言 提示:这里可以添加本文要记录的大概内容: 例如:随着人工智能的不断发展,机器学习这门技术也越来越重要...
  • 其中QC分以下几种:FQC:即最终品质管控,是产品完成所有制程工序,对于产品的品质状况进行检验。IQC:即来料品质管控,是对采购进来的素材产品做品质确认,减少质量成本,达到有效控制。IPQC:即制程品质管控...
  • 机器人编队控制总结

    万次阅读 多人点赞 2019-01-09 21:14:58
    文章目录简介基于领航者-跟随者(Leader-follower)的编队控制方法基于虚拟结构(Virtual Structure)的编队控制方法基于人工势场(Artificial Potential Field)的编队控制方法基于行为(Behavior)的编队控制方法 ...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 424,737
精华内容 169,894
关键字:

在控制又称什么或什么