PID调治毕竟是什么？带你详解PID

常常看到有关PID的成绩，但看来看去都看不懂他们在说什么。约莫另有一些武艺员一提起PID调治就摇头，搞不来呀，不是很懂啊！那么PID调治的本性是什么？普通的看法是什么？我们经过下图分析分析。

一个主动控制体系可以很好地完成职责，起首得事情安定，同时还必需满意调治历程的质量目标要求。即：体系的呼应快慢、安定性、最大偏差等。很分明，主动控制体系渴望在安定事情形态下，具有较高的控制质量，而我们则渴望持续时间短、超调量小、摆动次数少。为了确保体系的精度，就要求体系有很高的扩大系数，但是扩大系数一高，又会形成体系不安定，乃至体系产生振荡。反之，只思索调治历程的安定性，又无法满意精度要求。因此，在调治历程中，体系安定性与精度之间产生了分歧。

怎样处理这个分歧？可以依据控制体系计划要求和实践情况，在控制体系中插进“校正网络”，分歧就可以取得较好处理。这种“校正网络”，有很多办法完成，此中就有PID办法。

简便的讲，PID“校正网络”是由比例积分PI和比例微分PD"元件组"成的。为了分析成绩，这里简便先容一下比例积分PI和比例微分PD。

微分：从电学原理我们晓得当脉冲信号经过RC电路时（图2），电容两头电压不克不及渐变，电流超前电压90°，输入电压经过电阻R向电容充电，电流在t1时候刹时到达最大值，电阻两头电压Usc如今也到达最大值。随着电容两头电压不休上升，充电电流渐渐减小，电阻两头电压Usc也渐渐低落，最初为0，构成一个锯齿波电压。这种电路称为微分电路，由于它对阶跃输入信号前沿“反响”剧烈，其实质有增速作用。

积分：当脉冲信号显现时（图3），经过电阻R向电容充电，电容两头电压不克不及渐变，电流在t1时候刹时到达最大值，电阻两头电压如今也到达最大值。电容两头电压Usc随着时间t不休上升，充电电流渐渐减小，最初为0，电容两头电压Usc也到达最大值，构成一个对数曲线。这种电路称为积分电路，由于它对阶跃输入信号前沿“反响”缓慢，其实质是“阻尼”缓冲作用。

当插进校正网络时：
我们起首讨论主动控制体系引入比例积分PI的情况（图4）。曲线PI（1）对阶跃信号的呼应特性曲线，当t=0时，PI的输入电压很小，当t>0时（由比例系数决定），输入电压按积分特性线性上升，体系扩大系数Ue线性增大。就是说，当体系输入端显现大的偏差时，控制输入电压不会立刻变得很大，而是随着时间的推移和体系偏差不休地减小，PI的输入电压不休增长，即体系扩大系数Ue不休线性增大。我们称这种特性为体系阻尼；决定阻尼系数要素是PI比例系数和积分时间常数。要不休提高控制体系的质量，就要不休改动PI比例系数和积分时间常数。

再讨论控制体系引入比例微分PD的情况（图4）。曲线PD（2）对输入信号的呼应特性曲线，当t=0时，PD使体系扩大系数Ue骤增。就是说，当体系输入端显现偏差时，控制输入电压会立刻变大。我们称这种特性为增速作用。可以看出，过强的微分信号会使控制体系不安定。以是在使用中，必需仔细调治PD比例系数和微分时间常数。

为妥善处理体系安定性与精度之间的分歧，屡屡将比例积分PI与比例微分PD组合使用，构成“校正网络”，也称PID调治。PID调治特性曲线PID（3）（图4），是PI、PD特性曲线构成的。得当的调治PI、PD上述各系数，就能确保控制体系即快又稳的事情。

由此我们不难晓得PID调治器实践是一个扩大系数可主动调治的扩大器，动态时，扩大系数较低，是为了避免体系显现超调与振荡。静态时，扩大系数较高，可以蒱捉到小偏差信号，提高控制精度。不知各位另有什么别的看法呢？接待各位保藏批评转发~