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pid是什么意思(pid控制原理简单举例)

某在回家的路上看到块石头拦路,不假思索抬手就搬,还没完全提起来就脱手砸在地上。心里懊恼,看着没多重怎么失手了?思索会儿,由于经过上次的教训,这次心里有防备了,使出全身力气再次尝试,结果人仰马翻。一脸无奈的坐在地上,力气用小了不行,用大了也不行?此时心中确实有怒火,但问题总要解决。于是经过两次的失败,重新深思失败的原因,于是根据拦路石的重量重新估算,然后调整发力。第三次尝试,根据之前的失败经验再次调整发力,竟然将石头搬动了。

于是精疲力尽的走回家,在回家途中脑海里不断回忆这三次搬石头的画面,为什么前两次失败,而第三次成功了,这其中是不是隐含什么“道理”?不错,这其中的道理就是自动调节,只是王某没有接触过自动调节系统,才导致疑惑重重。今天我们就来说说什么是自动调节系统?

讲自动调节系统之前,有三个问题要抛出来,一是自动调节系统是什么?谁发现了自动调节系统?自动调节系统又该如何用?

一自动调节系统是什么?

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由于王某经历上次事件之后,有了一定的经验了,于是接到一个任务,要他看一个储水容器的水位,不准超过或低于规定的水位,自信满满的接下任务。跟随到现场,上水阀门一直打开,他的任务是负责开输水阀,根据水位来控制。

王某在吃一堑长一智的经历下,这次任务完成的非常好。他看到水位快到要求水位的时候,将输水阀缓慢开启,直到符合要求。他这次做的如此顺利,就是典型的运行了自动调节。完成这个任务,王某用到了眼睛、大脑、手、阀,四者完美的配合完成雇主的任务。

二、谁发现了自动调节系统?

自动控制如今涵盖社会生活方方面面,应用范畴及其广泛。说到自动控制,从公认且有明确的控制系统,源自于19世纪,到如今也有百多年历史了。而自动控制理论的诞生的明确成熟标志《控制论》,时间是1948年,到如今也不过60余年历史。自动控制,我们的祖先们早已玩过了。例如指南车、铜壶滴漏计时装置、浑天仪、地动仪等等,因此说到自动控制我们老祖宗是玩的比较早的,只是受限于当时科研条件,没有形成一套真真的自动调节系统体系。真正的自动调节系统从发展到成熟应该起源于第一次工业革命。自动控制本身就是服务于工业过程控制的,没有一个完整的工业结构,发展自动控制理论几乎不可能。由历史可知,欧美是工业革命的先行者,真正意义上的自动控制是源自欧美,最终完善也是欧美,只是时间比较晚而已。

三、自动调节系统又该如何用?自动调节系统最核心的就PID控制,何为PID?

PID的全称即比例积分微分,比例为P、积分为I、微分为D。

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比例的作用就是调节被调变量,被调变量变化多少,输出乘比例系数的乘积就变化多少。因此,被调量与输出波形是完全一致的。通过这句话可以看出,比例其实对被控变量起到及时控制作用,让输出波形既不振荡也不发撒。若输出波形波峰或波谷太窄太高,或波峰波谷太宽太平都不会要求。于是,通过比例的作用可以对被调量的输出波形进行及时的调节。

积分作用就是指比例控制后,输出波形达到稳定,且与被调量理想的值还有误差,即余差。因此,比例没有完成的任务此时有积分来完成。通过积分控制,不管被调量如何变化,输出始终不出现阶跃跳动。

微分作用;正常情况下,被控变量不变化,输出是不动的,被控变量一动输出立马突跳,一时无法控制。说明被控变量的变化率太大,变化趋势大,直接导致输出最小或最大。为了避免这种情况发生,微分就是解决这样的问题,即超调控制。

总结;用过去、现在、未来来比喻PID是不算牵强的。通过上述简述,P处理现在正要做的事,I是处理P没有做好的事(俗话说擦屁股),D处理还未发生的事,提前做好准备。

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PID参数整定的原则,先比例后积分,最后微分。

先投比例来稳定被调变量,既不要比例作用太强引起振荡也不要比例作用太弱导致欠调。确保输出波形的周期不宜太多,而且只要有两个波峰或波谷。积分作用是消除余差,同样不能太强或太弱,否则系统依旧有余差存在。投微分,起到超调作用,也不能过强或过弱,否则也会导致输出波形振荡发散。

我们在工业过程的自动调节系统中,最常用的是凑试法,也叫经验法。通过参数预先设置好,反复的修改PID值,最终实现工艺的要求。

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这只是热工参数PID经验法的凑试参数,实际情况有可能不在此范围,具体的以实际情况为准。PID参数整定,是在已有的经验基础上反复的修正,才能符合要求。因此,别人的PID参数凑试好了,并不适合你,这是由于工艺的原因及其它因素所致。所以,别人的PID参数只能作为整定过程的经验,最终结果还是由自己的工艺情况来决定。

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