技術文章
基本用途
它由于用途廣泛、使用靈活,已有系列化產(chǎn)品,使用中只需設定三個參數(shù)(Kp, Ti和Td)即可。在很多情況下,并不一定需要全部三個單元,可以取其中的一到兩個單元,但比例控制單元是*的。
首先,PID應用范圍廣。雖然很多工業(yè)過程是非線性或時變的,但通過對其簡化可以變成基本線性和動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng),這樣PID就可控制了。
其次,PID參數(shù)較易整定。也就是,PID參數(shù)Kp,Ti和Td可以根據(jù)過程的動態(tài)特性及時整定。如果過程的動態(tài)特性變化,例如可能由負載的變化引起系統(tǒng)動態(tài)特性變化,PID參數(shù)就可以重新整定。
第三,PID控制器在實踐中也不斷的得到改進,下面兩個改進的例子。
在工廠,總是能看到許多回路都處于手動狀態(tài),原因是很難讓過程在“自動”模式下平穩(wěn)工作。由于這些不足,采用PID的工業(yè)控制系統(tǒng)總是受產(chǎn)品質量、安全、產(chǎn)量和能源浪費等問題的困擾。PID參數(shù)自整定就是為了處理PID參數(shù)整定這個問題而產(chǎn)生的。現(xiàn)在,自動整定或自身整定的PID控制器已是商業(yè)單回路控制器和分散控制系統(tǒng)的一個標準。
在一些情況下針對特定的系統(tǒng)設計的PID控制器控制得很好,但它們仍存在一些問題需要解決:
如果自整定要以模型為基礎,為了PID參數(shù)的重新整定在線尋找和保持好過程模型是較難的。閉環(huán)工作時,要求在過程中插入一個測試信號。這個方法會引起擾動,所以基于模型的PID參數(shù)自整定在工業(yè)應用不是太好。
如果自整定是基于控制律的,經(jīng)常難以把由負載干擾引起的影響和過程動態(tài)特性變化引起的影響區(qū)分開來,因此受到干擾的影響控制器會產(chǎn)生超調,產(chǎn)生一個不必要的自適應轉換。另外,由于基于控制律的系統(tǒng)沒有成熟的穩(wěn)定性分析方法,參數(shù)整定可靠與否存在很多問題。
因此,許多自身整定參數(shù)的PID控制器經(jīng)常工作在自動整定模式而不是連續(xù)的自身整定模式。自動整定通常是指根據(jù)開環(huán)狀態(tài)確定的簡單過程模型自動計算PID參數(shù)。
PID在控制非線性、時變、耦合及參數(shù)和結構不確定的復雜過程時,工作地不是太好。重要的是,如果PID控制器不能控制復雜過程,無論怎么調參數(shù)都沒用。
雖然有這些缺點,PID控制器是簡單的有時卻是的控制器