最近從網(wǎng)上看到了一種對PID的解釋,比較通俗易懂,也好記住控制模型:
你控制一個人讓他以PID控制的方式走110步后停下。
(1)P比例控制,就是讓他走110步,他按照一定的步伐走到一百零幾步(如108步)或100多步(如112步)就停了。
說明:
P比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差(Steady-state error)。
(2)PI積分控制,就是他按照一定的步伐走到112步然后回頭接著走,走到108步位置時,然后又回頭向110步位置走。在110步位置處來回晃幾次,最后停在110步的位置。
說明:
在積分I控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng),如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)(System with Steady-state Error)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分,隨著時間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小,直到等于零。因此,比例+積分(PI)控制器,可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。
(3)PD微分控制,就是他按照一定的步伐走到一百零幾步后,再慢慢地向110步的位置靠近,如果最后能精確停在110步的位置,就是無靜差控制;如果停在110步附近(如109步或111步位置),就是有靜差控制。
說明:
在微分控制D中,控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成正比關(guān)系。
自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn),其原因是由于存在有較大慣性組件(環(huán)節(jié))或有滯后(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差作用的變化“超前”,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。這就是說,在控制器中僅引入“比例P”項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是“微分項”,它能預測誤差變化的趨勢。這樣,具有比例+微分的控制器,就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象,比例P+微分D(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。
[ 此帖被王銳在2009-01-28 17:01重新編輯 ]