PID矯正裝置的設計

A. 什麼是pid校正

PID校正裝置（又稱PID控制器或PID調節器）是一種有源校正裝置，它是最早發展起來的控制策略之一，在工業過程式控制制中有著最廣泛的應用，其實現方式有電氣式、氣動式和液力式。與無源校正裝置相比，它具有結構簡單、參數易於整定、應用面廣等特點，設計的控制對象可以有精確模型，並可以是黑箱或灰箱系統。總體而言，它主要有如下優點： （1）原理簡單，應用方便，參數整定靈活。 （2）適用性強。可以廣泛應用於電力、機械、化工、熱工、冶金、輕工、建材、石油等行業。 （3）魯棒性強。即其控制的質量對受控對象的變化不太敏感，這是它獲廣泛應用的最重要的一原因。因為在實際的受控對象，例如由於受外界的擾動時，尤其是外界負荷發生變化時，受控對象特性會發生很大變化，為得到良好的控製品質，必須經常改變控制器的參數，這在實際操作上是非常麻煩的；又如，由於環境的變化或設備的老化，受控對象模型的結構或參數均會發生一些不可知的變化，為保證控制質量，就應對控制器進行重新設計，這在有些過程中是不允許的。因此，如果控制器魯棒性強，則就無須經常改變控制器的參數或結構。 目前，基於PID控制而發展起來的各類控制策略不下幾十種，如經典的Ziegler-Nichols演算法和它的精調演算法、預測PID演算法、最優PID演算法、控制PID演算法、增益裕量/相位裕量PID設計、極點配置PID演算法、魯棒PID等。

B. 幾種PID控制器設計方法的比較

文章針對被控對象模型未知的情況，給系統加入白雜訊，測得輸出數據，通過輸入輸出版數據估計模型階權次與延遲時間，從而得到被控對象模型。模擬結果表明，辨識模型能較好地反映原過程的動態特性。在此基礎上，利用內模法、直接綜合法及頻域法這三種方法進行了PID控制器的設計，同時用隨機性能指標和確定性指標對系統性能進行了評價。

C. 怎樣設計PID控制器

設計PID控制器是個綜合性很強的工作。一般採用湊是法來設計。首先設專計純比例系統，即確定Kp的值，屬即將系統Kp不斷增大，直到發生震盪，此時講Kpm*0.6，即為比較理想的Kp。這時我們還應該測的震盪周期w，Ki=Kp*w/π;Kd=Kp*π/4*w,這只是經驗的方法，絕對不是什麼真理。所以參數的整定會需要長期的實驗和經驗才可以做出一個漂亮的系統。

D. PID調節器各部分的作用分別是什麼

PID是比例，積分，微分的縮寫.

1 比例調節作用：

是按比例反應系統的偏差，系統一旦出現了偏差，比例調節立即產生調節作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調節，減少誤差，但是過大的比例，使系統的穩定性下降，甚至造成系統的不穩定。

2 積分調節作用：

是使系統消除穩態誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調節就進行，直至無差，積分調節停止，積分調節輸出一常值。積分作用的強弱取決與積分時間常數Ti，Ti越小，積分作用就越強。

反之Ti大則積分作用弱，加入積分調節可使系統穩定性下降，動態響應變慢。積分作用常與另兩種調節規律結合，組成PI調節器或PID調節器。

3 微分調節作用：

微分作用反映系統偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產生超前的控製作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節作用消除。因此，可以改善系統的動態性能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調，減少調節時間。

微分作用對雜訊干擾有放大作用，因此過強的加微分調節，對系統抗干擾不利。此外，微分反應的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節規律相結合，組成PD或PID控制器。

(4)PID矯正裝置的設計擴展閱讀：

PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：

一是理論計算整定法。

它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。

二是工程整定方法。

它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛採用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。

三種方法各有其特點。

其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。

但無論採用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最後調整與完善。現在一般採用的是臨界比例法。利用該方法進行。

自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件（環節）或有滯後（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化「超前」，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。

這就是說，在控制器中僅引入 「比例」項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是「微分項」，它能預測誤差變化的趨勢。

這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控製作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例+微分（PD）控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。

不同的控制系統，其感測器、變送器、執行機構是不一樣的。比如壓力控制系統要採用壓力感測器。電加熱控制系統的感測器是溫度感測器。

PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經很多，產品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產品，各大公司均開發了具有PID參數自整定功能的智能調節器（intelligent regulator），其中PID控制器參數的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應演算法來實現。

有利用PID控制實現的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現PID控制功能的可編程式控制制器（PLC），還有可實現PID控制的PC系統等等。

可編程式控制制器（PLC）是利用其閉環控制模塊來實現PID控制，而可編程式控制制器（PLC）可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的 PLC-5等。還有可以實現PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網路來實現其遠程式控制制功能。

E. pid控制器怎麼設計

PID應用實例來網上一搜一大把..實際原理自是對被控對象進行校正改變系統主導極點.從而達到指定的相應速度..校正後系統為一二階系統..具體各參數對系統相應的影響建議參考《自動控制原理》一書中的二階系統時域相應特徵一章..若用現代控制理論狀態空間表達式分析，若是單輸入單輸出系統其結果與傳遞函數分析結果一致..其實現方法就是給定量與實際量做差..差值進行比例積分微分運算輸出控制量....除PID外..還有MAC控制 DMC控制等等 建議參考 《預測控制》 一書..

F. PID、PD、PI分別屬於什麼性質的校正各具有什麼特點

1、PID是比例、積分和微分三部分作用的疊加的復合控制。

特點：在比例作用的基礎上能提高系統的穩定性，加上積分作用能消除余差，又有δ、TI、TD三個可以調整的參數，因而可以使系統獲得較高的控制質量。

2、PD是微分控制的性質。

特點：使系統的穩定性增加，最大偏差和余差減小，加快了控制過程，改善了控制質量。

3、PI主要是運用積分控制的性質。

特點：能消除余差，故比例積分控制是使用最多、應用最廣的控制規律。

(6)PID矯正裝置的設計擴展閱讀

經典控制理論在實際控制系統中的典型應用就是PID控制器。在早期的控制系統中，PID控制也是唯一的自動控制方式。伴隨著計算機技術的發展，現代控制理論在實用性方面獲得了很大進展，解決了許多經典控制理論不能解決的問題。

這一現象使很多人認為，新的理論和技術可以取代PID控制。但後來的發展說明，PID控制並沒有讓位。目前，PID控制仍然是在工業控制中應用得最為廣泛的一種控制方法。其原因是：

（1）其結構簡單，魯棒性和適應性較強；

（2）其調節整定很少依賴於系統的具體模型；

（3）各種高級控制在應用上還不完善；

（4）大多數控制對象使用常規PID控制即可以滿足實際的需要；

（5）高級控制難以被企業技術人員掌握。

但由於實際對象通常具有非線性、時變不確定性、強干擾等特性，應用常規PID控制器難以達到理想的控制效果；在生產現場，由於參數整定方法繁雜，常規PID控制器參數往往整定不良、性能欠佳。這些因素使得PID控制在復雜系統和高性能要求系統中的應用受到了限制。