PID调节原理资料.ppt

1、1，4p id调节原理，2，本章学习内容4.1 PID控制概要4.2比例调节4.3积分调节4.4微分调节4.5比例积分微分调节(PID调节) 4.6数字PID控制4.7 PID调节器残奥表的工序调整4.8知识分子二烯烃PID控制方法，3， 4.1PID控制概要PID控制是比例积分微分控制(proportional-integral-differential )历史最久、生活力最强的控制方式，4、种子文件反馈控制、规定(目标)、输出(控制结果)的通常的PID操纵系统的原理输入：控制偏差e (t )=r (t ) - y (t )输出：偏差的比例(p )、积分(I )和微分(d )的线性组合、式中

2、kk适应性强的鲁棒性强的控制质量对被受控对象的特性的变化不太敏感。 对模型的依赖少。8、4.2.1比例调节的动作规则、比例带在p调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例，即，将u=Kp e (4.3)式中的Kp称为比例男同志、4.2比例调节(p调节)、9、的输出u实际上是相对于其开始值的增量。 因此，由于偏差e为0，所以在u0的情况下，并不意味着输出调节器，而是仅仅表示此时存在u=u0。 u0的大小可以通过调整调节器的动作点来变更。 u=Kp e，u0，u0 Kpe，0，10，比例带表示调节器的投入产出之间的比例关系，在过程控制特罗尔中，习惯使用比例带(比例度)代替比例男同志：式中emax

3、 emin -。 温度从140oC变化到160oC时，测量的调节器的输出从3mA变化到7mA。 试着求出这个调节器的比例带。 12、具有重要物理意义的u表示调节阀开度的变化量，表示使调节阀开度100%变化，即从全闭到全开所需的被调节量的变化范围。 例如，如果量测仪器的范围为100，则50%意味着为了使调节阀从全闭变为全开，需要将调节量变更50。 被调量在“比例带”内时，调节阀的开度(变化)与偏差成正比。 该“比例带”以外的调节阀已处于全闭或全开的状态，调节器的投入产出不保持比例关系。 13、如果采用针织面料联合制仪表，则调节器的投入产出得到统一的标准信号，即，此时比例带(比例度)与比例男同志成

4、反比例，如果比例带较小，则以较小的偏差促进调节器100%的开度变化，相应地比例男同志变大。14、4.2.2有比例调节的特征、差调节，比例调节的显着特征是有差调节。 15、这里的操纵杆作为比例调节器工作。 液位变化e是其输入阀杆位移u是其输出的调节器的比例男同志是：这个比例调节器有侑差！ 侑差的大小与比例增益有关，Kp大，侑差小。16、侑差(或静差)是指由被调整残奥整参数的新的稳定值不等于规定值所引起的差。 与调节器的放大率k或者比例带有关的放大率越小，即比例带越大，合适差越大的放大率越大，即比例带越小，比例调节作用越强，合适差越小。、17，4.2.3比例带对调节过程的影响如下： a )大调节阀

5、的工作幅度小，变化平稳，没有超调量，但馀量差大，调节时间也长；b )调节阀的工作幅度大，被调节量前后变动，馀量差c )进一步加剧被调节量振动；d图4.4比例调节比例调节的特点： (1)比例调节的输出增量与输入增量一一对应的比例关系，即u=K e (2)比例调节反应速度快，输出与输入同步，无时间延迟，其动态特性好。 (3)比例调节的结果是，未能使被调整残奥仪表完全返回到规定值，产生佟变。 如果目标稳定(目标的静态放大率低，时间常数不太大，延迟小)，则可以将比例带选择得稍小，因此可以提高系统的灵敏度，加快反应速度，相反，目标的放大率大，时间常数小比例带的一般选择原则：20，比例带的选择，一般来说，

6、比例带的范围大致是压力调节： 3070%产水量调节： 40100%液位调节： 2080%温度调节： 2060%，21，或者调节器的输出与偏差信号的积分成比例，即，4.3积分调节(I调节) 只要存在偏差，调节器的输出就会不断变化，直到偏差变为零，调节器的输出才会稳定变化。 所以积分调节作用可以自动消除侑差。 注意I调整的输出像p调整一样，随着偏差变为零不变为零。 23、图示自力式气压调节阀为简单的积分调节器：管路压力p得到调节，通过针阀r与调节阀膜头的上腔连通，膜头的下腔与大气连通。 通过改变针阀的开度，可以改变积分速度s0、24、4.3.2的积分调节的特征，没有差调节，若没有差调节，则偏差不为

7、零，控制输出不为零，进行动作直到被调整量的静差完全消除为止，一旦被调整量偏差e为零，则积分调节器的输出改变调节器的输出可以控制在任意数值。 也就是说，的被受控对象在负荷紊乱下的调节过程结束后，被调整量没有富馀，调节器可以停止在新的负荷要求的开度。 25、积分调节的稳定性其稳定作用比p调节差，积分调节得不到稳定的系统。 在采用K=2k=0.2、26、Z=P-N、K=2、k=0.2、27、Z=P-N、K=2、k=0.2、29、积分调节的情况下，控制系统的开环男同志与积分速度S0成正比。 增大积分速度，降低系统的稳定度。 4.3.3积分速度对调节过程的影响，30，积分速度(积分常数)的大小对调节过程

8、的影响：增大积分速度调节阀的速度进行加速，但如果系统的稳定性下降积分速度越大，则整个系统越不稳定，出现发散的振动过程。 S0越大，调节阀的动作越快，越容易产生振动，最大动态偏差越小。 减小积分速度调节阀的速度变慢，结果使系统的稳定性增加，但如果调节速度变慢，积分常数变得小于某个阈值，则调节过程变为非振动过程。无论增大还是减小积分速度，被调量最后都没有残差，图4.7的积分速度S0对调节过程的影响，31，比例调节和积分调节的比较：比例调节有差调节，积分调节能够适应偏差变化的积分调节过程缓慢， 被调节残奥仪出现突然地大偏差时比例调节立即加大或减小比例调节阀的开度，而积分调节则需要较长时间，系统干扰作

9、用频繁时，积分调节非常无力的单独积分调节系统很少，作为辅助调节规则和比例调节构成比例积分调节规则。32、图4.8 P和I调节过程的比较，结论p调节中没有余差I调节，但超调量大，不稳定于p，33、调节器的输出u与被调量或其偏差e相对于时间的导函数成正比，即，式中，S2微分时间。4.4微分调节(d调节)、34、d调节的阶跃响应、微分调节的思想：微分调节与偏差的变化成正比，偏差的变化越剧烈，微分调节的控制作用越大，及时抑制偏差的增加，提高系统的稳定性。 35、调节器在t=t0时输入阶跃偏差e，偏差的变化速度为：然后调节器的输出立即归零，理想的微分调节器特性曲线为一直线。 36、如加热炉的温度自动调节

10、，当温度低于规定值，瓦斯气体阀应该大幅度打开，这是比例调节作用，但发现在云同步，温度下降的速度快，发生大的声干扰时，下一个时刻的偏差变得更大，所以事先采取措施，提高瓦斯气体阀的开度37、微分调节的特征p和I根据已经形成的被调残奥参数和规定值的偏差进行动作(即，调节偏差的方向和大小)。 微分调节根据偏差信号的微分，即偏差变化的速度来进行动作。 偏差一出头，调节器立即动作，要求更好的调整效果的偏差不变化，微分调整不起作用。 微分调节主要用于克服调节对象存在较大的传递延迟和容量延迟。 注意：微分调节不能消除佟差。 微分调节与偏差的大小无关，只对偏差的变化有反应。 单纯的微分调节器也不工作。 实际的调

11、节器有一定的故障区域，但是调整误差的变化速度慢，如果调节器没有发现，纯微分调节器就不工作，此时调整误差会累积下去，但是不能补偿。 39、PID是比例积分微分的缩略词proportional-integral-differential比例作用的输出与偏差的大小成比例积分作用的输出变化速度与偏差成比例微分作用的输出与偏差变化速度成比例。 40、比例调节作用：比例反应体系的偏差，当系统发生偏差时，比例调节会立即产生调节作用来减少偏差。 比例作用大，可以加快调节，减少误差，但过大的比例会降低系统的稳定性，导致系统的不稳定。 41、比例调节k的变化对控制效果的影响42、积分调节作用：使系统消除稳态误差，

12、提高无差异程度。 因为有误差，所以积分调整一直进行到差消失，积分调整停止，积分调整输出一定值。 积分作用的强弱依赖于积分时间常数Ti，Ti越小积分作用越强。 相反，Ti越大，积分作用越弱。 加上积分调整会降低系统的稳定性，降低动力响应。 积分作用常与其他两种调节规则结合，构成PI调节器或PID调节器。 43、积分调节、Ti的变化对控制效果的影响44、微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有前瞻性，可预见偏差变化的趋势，因此产生了超前的控制作用，在偏差未形成时被微分调节作用消除。 这样，就可以提高系统的动态性能。 在微分时间的选择适当的情况下，可减少超调量、减少调整时间。由于微分作用

13、对噪声干扰作用有放大作用，过强的微分调整不利于系统的干扰作用。 另外，微分反应是变化率，如果输入没有变化，则微分作用输出为零。 微分作用不能单独使用，需要结合其他两个调节规则来构成PD或PID控制支重轮。45、微分调节、Td变化对控制效果的影响、46、4.5.1比例积分(PI )调节积分调节可以消除静差，但有迟滞现象，比例调节没有迟滞现象，但有静差。 PI调节为将p、I两种调节集成的优点，其使用p调节来快速抵消噪声的影响并使用I调节来消除残馀。4.5比例积分导数(PID调节)、47、PI调节规则是方程中比例带(根据需要取正值或负值)的TI积分时间和TI是PI调节的两个重要残奥仪表。 当添加了48、4.10 PI调节器的阶跃响应、TI、49、步长输入时，稳压器立即输出e的步长，并且在随后以恒定速度eT