即:系統的響應快慢、穩定性、zui大偏差等。很明顯,自動控制系統總希望在穩定工作狀態下,具有較高的控制質量,我們希望持續時間短、超調量小、擺動次數少。為了保證系統的精度,就要求系統有很高的放大系數,然而放大系數一高,又會造成系統不穩定,甚至系統產生振蕩。反之,只考慮調節過程的穩定性,又無法滿足精度要求。因此,調節過程中,系統穩定性與精度之間產生了矛盾。
如何解決這個矛盾,可以根據控制系統設計要求和實際情況,在控制系統中插入“校正網絡”,矛盾就可以得到較好解決。這種“校正網絡”,有很多方法完成,其中就有PID方法。
簡單的講,PID“校正網絡”是由比例積分PI和比例微分PD"元件組"成的。為了說明問題,這里簡單介紹一下比例積分PI和比例微分PD。
微分:
從電學原理我們知道,當脈沖信號通過RC電路時,電容兩端電壓不能突變,電流超前電壓90°,輸入電壓通過電阻R向電容充電,電流在t1時刻瞬間達到zui大值,電阻兩端電壓Usc此刻也達到zui大值。隨著電容兩端電壓不斷升高,充電電流逐漸減小,電阻兩端電壓Usc也逐漸降低,zui后為0,形成一個鋸齒波電壓。這種電路稱為微分電路,由于它對階躍輸入信號前沿“反應”激烈,其性質有加速作用。
積分:
我們再來看,脈沖信號出現時,通過電阻R向電容充電,電容兩端電壓不能突變,電流在t1時刻瞬間達到zui大值,電阻兩端電壓此刻也達到zui大值。電容兩端電壓Usc隨著時間t不斷升高,充電電流逐漸減小,zui后為0,電容兩端電壓Usc也達到zui大值,形成一個對數曲線。這種電路稱為積分電路,由于它對階躍輸入信號前沿“反應”遲緩,其性質是“阻尼”緩沖作用。
結論:
PID調節器實際是一個放大系數可自動調節的放大器,動態時,放大系數較低,是為了防止系統出現超調與振蕩。靜態時,放大系數較高,可以蒱捉到小誤差信號,提高控制精度。
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