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PID 控制中如何整定 PID 参数
1 ,概述
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 控制都能
取得满意的控制效果,前提是 PID 参数必须选择合适。可以说,通过适当的 PID 参数, PID 控制可以得到各种输出响应
特性,也就是说,通过适当给定 PID 参数,大多数的控制任务都可以由 PID 完成。
本文根据经典 PID 控制理论, 结合玖阳自动化科技公司的一线通模块, 详细介绍 PID 参数在整个控制过程中所起的作用,
指导 PID 控制中的参数整定。
2 ,PID 模块介绍
WT405-5 为可编程 PID 控制模块,模块内部有 40 余种命令语言,每个命令语言执行一定的运算功能,根据实际要求,
将多条命令语言组合在一起即构成模块的控制程序。
通过编程,模块可实现单回路 PID 、串级三冲量 PID 、导前微分 PID 及自动 /手动无扰切换等复杂的控制功能。模块具有
掉电保护功能,复位或重新上电时能自动恢复掉电前的工作状态,接续原来的工作状态进行控制。
模块本身具有 PID 控制所必须的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出通道,能不依赖网络而独立进行
PID 控制,该控制方案安全、可靠。 PID 参数、 PID 定值及控制程序的修改可通过网络实现。
4 路模拟量输入通道可以单独设置分度类型,采集各种类型的模拟量信号。
3 ,PID 控制原理
经典 PID 控制理论中, 基本数学模型有两种 (连续型、增量型), PID 模型的增量控制数学模型可以简单地用下式表示:
PID 参数包括:
比例倍数 表达式中的 K
积分时间 表达式中的 Ti (秒)
实际微分时间 Td (秒)
微分增益 表达式中的 Kd
积分分离 当 PID 偏差 E (k )超过 积分分离“ ”值时, PID 命令不进行积分项运算,防止积分饱和。当积分分离为 0
时, PID 命令变成了 PD 命令,不进行积分运算。
上限限制 用来限制 PID 命令输出的最大值,即 PID 输出不能大于该值。
下限限制 用来限制 PID 命令输出的最小值,即 PID 输出不能小于该值。
用 K=0 来关闭 PID 命令的比例项,用 积分分离“ ”=0来关闭 PID 命令的积分项,用 Kd=0 来关闭 PID 命令的微分项。通
过关闭不同的功能实现 P 、 PI 、PD 、PID 等控制功能。
4 ,PID 参数对输出响应的作用
下面以 PID 输入 E (k )的阶跃变化,描述 K、Ti 、Td 、 Kd 参数在 PID 运算中的作用,适当地修改各参数的数值,可以
获得不同的控制特性,满足不同的控制要求,从而完成 PID 参数的整定。
PID 参数对输入偏差阶跃变化的响应特性
从上图中可以清楚看到 PID 参数在控制过程中所起的作用,通过实际控制效果,可以给定合适的 PID 参数,达到满意的
控制效果。
参考资料: WT405-5 一线通模块使用说明。
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