pid控制簡介【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　電氣工程及自動(dòng)化</b></p><p><b>　　PID控制簡介</b></p><p>　　摘要：本文主要從宏觀上對(duì)PID控制進(jìn)行介紹。首先對(duì)PID概念進(jìn)行簡單的介紹，然后對(duì)P（比例）、I積分)、D（微分）逐一進(jìn)

2、行簡介，并給出其電路和公式。最后對(duì)PID的現(xiàn)狀及發(fā)展方向進(jìn)行總結(jié)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PID；P（比例）；I（積分）；D（微分）</p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　實(shí)際的過程控制與運(yùn)動(dòng)控制中，PID家族占有相當(dāng)?shù)牡匚?，?jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)控制的控制器中PID類控制器占優(yōu)90%以上，PID控制起最早出現(xiàn)的控制器類型

3、，因?yàn)槠鸾Y(jié)構(gòu)簡單，各個(gè)控制器參數(shù)有著明顯的物理意義，調(diào)整方便，所以這類控制器很受攻城人員的喜愛【1】</p><p>　　2 PID控制簡介：</p><p>　　當(dāng)今的自動(dòng)控制技術(shù)都是基于反饋的概念，反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測量、比較和執(zhí)行。測量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個(gè)誤差糾正控制調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。</p><p>　　這個(gè)理論和應(yīng)用自動(dòng)控制的關(guān)鍵

4、是。作出正確的測量和比較后，如何才能更好的糾正系統(tǒng)，PID（比例-積分-微風(fēng)）控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有50多年歷史?，F(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需要精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最廣泛的控制器。</p><p>　　PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e(t)與輸出U(t)的關(guān)系為公式（1-1）</p><

5、p>　　錯(cuò)誤!未找到引用源。 (1-1)</p><p>　　因此它的傳遞函數(shù)為公式（1-2）</p><p>　　錯(cuò)誤!未找到引用源。 (1-2)</p><p>　　比利積分調(diào)節(jié)作用：是按比

6、例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)。減少誤差，但是過大的比例 ，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。</p><p>　　積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就就行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一個(gè)常值。積分作用的強(qiáng)弱取決與幾分時(shí)間參數(shù)Ti。Ti越小，積分作用就越強(qiáng)。反之，Ti大則積分作用弱，加入積分調(diào)

7、節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。</p><p><b>　　3 PID控制</b></p><p>　　將感測與轉(zhuǎn)換器輸出的訊號(hào)與設(shè)定值做比較，用輸出信號(hào)源（2-10v或4-20mA）去控制</p><p>　　最終控制組件。在攻城實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律位比例積分

8、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　3.1比例控制</b></p><p>　　比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制氣的輸出與輸入誤差訊號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)，系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。圖1為比例電路</p><p><b>　　圖1 比例電路</b></p><

9、;p><b>　　比例公式：</b></p><p>　　錯(cuò)誤!未找到引用源。 （2-1）</p><p><b>　　3.2積分控制</b></p><p>　　在積分控制中，控制器的輸入與輸出誤差訊號(hào)的積分成正比關(guān)系。</p><p>　　對(duì)一個(gè)自動(dòng)控

10、制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取關(guān)于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加。積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。</p><p>　　因此，比例+積分控制器，可以是系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。圖2為積分電路。</p>

11、<p><b>　　圖2 積分電路</b></p><p><b>　　積分公式：</b></p><p>　　錯(cuò)誤!未找到引用源。 （2-2）</p><p><b>　　3.3微分控制</b></p><p>　　在微分

12、控制中，控制器的輸出與輸入訊號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。</p><p>　　自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)，其原因是由于存在有較大慣性的組件和有滯后的組件，使力圖克服誤差的作用，其變化總是落后與誤差的變化。解決的辦法是使克服誤差的作用變化要有些“超前”，即在誤差接近零時(shí)，克服誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅僅是放大誤差的幅

13、值，而且需要增加“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前克服誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重的沖過頭。</p><p>　　所以，對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例=微分的控制豈能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性 錯(cuò)誤!未找到引用源。 圖3為微分電路</p><p><b>　　圖3.微分電路</b><

14、/p><p><b>　　微分公式：</b></p><p>　　錯(cuò)誤!未找到引用源。 （2-3）</p><p>　　PID控制現(xiàn)狀及發(fā)展：</p><p>　　在實(shí)際的過程控制與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，PID家族占有相當(dāng)?shù)牡匚?，?jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)控制的控制器中PID類控制器占有90%以上。PID

15、控制器是最早出現(xiàn)的控制器類型，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，各個(gè)控制器參數(shù)有著明顯的物理意義，調(diào)整方便，所以這類控制器很受工程技術(shù)人員的喜愛。</p><p>　　PID 控制中最重要的是對(duì)其參數(shù)的控制，所以當(dāng)今國內(nèi)外PID控制技術(shù)的研究主要是圍繞如何對(duì)其參數(shù)整定進(jìn)行的。</p><p>　　從目前PID參數(shù)整定方法的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀來看，一下幾個(gè)方面將是今后一段時(shí)間內(nèi)研究和實(shí)踐的重點(diǎn)。</p>

16、<p>　?。?）對(duì)于單輸入單輸出的被控對(duì)象，需要研究針對(duì)不穩(wěn)定對(duì)象或被控過程存在較大干擾情況下的PID參數(shù)整定方法，使其在初始化、抗干擾和魯棒性能方面進(jìn)一步增強(qiáng)，使用最少量的過程信息及較簡單的操作就能較好的完成整定。</p><p>　?。?）對(duì)于多輸入多輸出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)具有顯著耦合的多變量過程的多變量PID參數(shù)整定方法，進(jìn)一步完善分散繼電反饋方法，盡可能減少所需信息量，使其易于在線整定

17、。</p><p>　　總結(jié)：PID調(diào)節(jié)器從問世至今已經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)，在這幾十年中，人們?yōu)樗陌l(fā)展和推廣左忽了巨大的努力，使之成為工業(yè)過程控制中主要的和可靠的技術(shù)工具。即使在微處理技術(shù)迅速發(fā)展的今天，過程控制中大部分控制規(guī)律都未能離開PID，這充分說明了PID控制仍具有很強(qiáng)大的生命力。PID控制中一個(gè)至關(guān)重要的問題，就是控制器三參數(shù)（比例系數(shù)=積分時(shí)間、微分時(shí)間）的整定。整定好壞不但會(huì)影響到控制質(zhì)量，而且還會(huì)影

18、響到控制器的魯棒性。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 楊智,朱海峰,黃以華. PID控制器設(shè)計(jì)與參數(shù)整定方法綜述[J].化工自動(dòng)化及儀表，2005,32(5):1～7.</p><p>　　[2] 王偉,張晶濤,柴天佑.PID參數(shù)先進(jìn)整定方法綜述[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2000，5, 26（3）：247～

19、348.</p><p>　　[3] 朱笑花，谷凌雁.先進(jìn)PID控制工具箱的開發(fā)與應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2009（3），42.</p><p>　　[4] 賀居鋒.基于MATLAB/SIMULINK/GUI的工具箱設(shè)計(jì)[D]. 東北大學(xué),2005，02.</p><p>　　[5] 馬建偉，李銀伢.滿意PID控制設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，200

20、7，8.</p><p>　　[6] 薛定宇.反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析——MATLAB語言應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000，4：250～262.</p><p>　　[7] 鄒治軍，張曉江.基于MATLAB的PID控制器設(shè)計(jì)算法及其實(shí)現(xiàn)[J].儀器儀表用戶，2005.5:83-81.</p><p>　　[8] Hung-Cheng Chen, Sheng-

21、Hsiung Chang.Genetic Algorithms Based Optimization Design of a PID PID Controller for an Active Magnetic Bearing[J].IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security.2006, 6(12):95-99.</p><

22、p>　　[9] 高林中．基于MATLAB的PID控制器設(shè)計(jì)[J]．山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，4：150～151.</p><p>　　[10] A.O’Dwyer. Handbook of PI and PID Controller Tuning Rules[M].London.Imperial College Press,2003.</p><p>　　[11] 劉金錕．