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广州开合门 比较不错!!!PID算法程序(三)增量式PID控制算法和位置式

文章出处:网络整理 作者:佚名 人气: 时间:2021-02-09 13:05

51单片机PID算法程序一PID算法原创文章转载请注明出处 blog.ednchina.com/tengjingshu 比例积分微分的线性组合构成控制量ut称为比例 Proportional、积分Integrating、微分Differentiation控制简称PID控制 控制器公式在实际应用中可以根据受控对象的特性和控制的质量要求灵活地采用不同的控制组 合构成 比例P控制器 比例积分PI控制器 比例积分微分PID控制器 控制系统中的应用在单回路控制系统中由于扰动作用使被控数据偏离给定值从而 产生偏差。自动控制系统的调理单元将来自变送器的测量值与给定值相比较后产生 的偏差进行比例、积分、微分PID运算并输出统一标准信号去控制执行机构的动作 以实现对温度、压力、流量、也为及其他工艺数据的自动控制。 比例作用P只与偏 差成正比积分作用I是偏差对时间的积累微分作用D是偏差的变化率 比例P控制 例控制能迅速反应误差从而减少稳态误差。除了系统控制输入为0和系统过程值等于期望值这两种情况比例控制都能给出稳态误差。当期望值有一个变化时系统过程值 将产生一个稳态误差。但是比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的加大会引 起系统的不稳定。

图2比例P控制阶跃响应 积分I控制 在积分控制中控制器的输出 与输入误差信号的积分成正比关系。 为了减小稳态误差在控制器中加入积分项积分 项对误差取决于时间的积分随着时间的增加积分项会增大。这样即便误差很小积分 项也会随着时间的增加而加大它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减少直到 等于零。 积分I和比例P通常一起使用称为比例积分PI控制器可以使系统在进入稳态 后无稳态误差。如果单独用积分I的话由于积分输出随时间积累而逐步增大故调理动 作缓慢这样会形成调理不及时使系统稳定裕度下降。 图3积分I控制和比例积分PI 控制阶跃相应 微分D控制 在微分控制中控制器的输出与输入误差信号的微分即误 差的变化率成正比关系。 由于自动控制系统有较大的惯性组件环节或有滞后delay 组件在调理过程中可能出现过冲甚至振荡。处理办法是引入微分D控制即在误差很 大的时候抑制误差的作用也很大在误差接近零时抑制误差的作用也应该是零。 微分D控制和比例微分PD控制阶跃相应 总结 PI比P少了稳态误差PID比PI反应速 度更快并且没有了过冲。PID比PI有更快的响应和没有了过冲。 增益常数系数上升时间 建立时间稳态误差 Kp 减少 增大 很小变化 减小 KI 减少 增大 增加 消除 KD 很小变化 减小 减少 很小变化 典型的PID控制器对于阶跃跳变参考输入的响应 数据的调整 应用PID控制必须适当地调整比 例放大系数KP积分时间TI和微分时间TD使整个控制系统得到良非常好的质量。

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最非常好的 寻找PID数据的办法是从系统的数学模型出发从想要的反应来计算数据。很多时候 一个详细的数学描述是不存在的这时候就需要实际地调理PID的数据. Ziegler-Nichols方法 Ziegler-Nichols方法是基于系统稳定性分析的PID整定方法在设 计过程中无需考虑任何特性要求整定方法非常简单但控制效果却比较理想。 具体整 定方法步骤如下 先置I和D的增益为0逐步增加KP直到在输出得到一个持续的稳定的振荡。 记录下振荡时的P部分的临界增益Kc和振荡周期Pc代到下表中计算出KPTi Td。 Ziegler-Nichols整定表 Tyreus-Luyben的整定值减少了振荡的作用和增强了稳定性。 自动测试方法 为了确定过程的临界周 期Pc和临界增益Kc控制器会临时使它的PID 算法失效取而代之的是一个ON/OFF的 继电器来让过程变为振荡的。这 两个数据很非常好的将过程行为进行了量化以决定PID 控制器应该如何整定来 得到理想的闭环回路质量。 参考资料1Mixed-Signal Control Circuits Use Microcontroller ImplementingPID AlgorithmsBy Eamon Neary 2Atmel8-bit AVR Microcontrollers Application Note:AVR221: Discrete PID controller 3使用Ziegler-Nichols方法的自整定控制 4Ziegler-NicholsMethod 5Ziegler-Nichols方法PID数据整定--随风的blog PID控制原理教程胡晓若编制 51单片机PID算法程序二位置式PID控制算法 转载请注明出处 blog.ednchina.com/tengjingshu 由51单片机组成的数字控制系统控制中PID控制器 是通过PID控制算法实现的。

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