西安交通大学IE'ANJLROTONANIYEESTY第四节PID控制
1 第四节 PID控制
西安交通大学EE'ANRRRS概述在当今应用的工业控制器中，半数以上采用了PID或变形PID控制方案。PID控制器分为模拟和数字控制器两种。模拟PID控制器通常是电子、气动或液压型的，数字PID控制器是由计算机实现的。大多数PID控制器的参数是现场调节的。PID控制的价值取决于它对于大多数控制系统广泛的适应性。也就是说，PID控制器现在还大量地在工业现场使用着。虽然在许多给定的情况下还不能提供最佳控制。什么是PID控制？它是比例、积分和微分控制的简称。即：Proportional-Integral-Differential Controller2
2 概述 在当今应用的工业控制器中，半数以上采用了PID或变形 PID控制方案。PID控制器分为模拟和数字控制器两种。模拟 PID控制器通常是电子、气动或液压型的，数字PID控制器是由 计算机实现的。 大多数PID控制器的参数是现场调节的。PID控制的价值取 决于它对于大多数控制系统广泛的适应性。也就是说，PID控制 器现在还大量地在工业现场使用着。虽然在许多给定的情况下 还不能提供最佳控制。 什么是PID控制？它是比例、积分和微分控制的简称。即： Proportional-Integral-Differential Controller
西安交通大学EE'ANJIROTONGNIVEESTY下图表示了一种控制对象的PID控制。它是串联在系统的前向通道中的，这是一种最常见的形式。(t)u(t)PID控制器控制对象PID控制器的时域表达式为：de(t)u(t)= K,(e(t) +dt式中，u(t)是PID控制器的输出信号，e(t)是PID控制器的输入信号，也就是系统的误差信号。K.称为比例系数，T、T.分别称为积分和微分时间常数。PID控制器又称为比例+积分+微分控制器
3 下图表示了一种控制对象的PID控制。它是串联在系统的前 向通道中的，这是一种最常见的形式。 PID控制器的时域表达式为： ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ( ) 0 dt de t e t dt T T u t K e t d t i = p + + 式中，u(t)是PID控制器的输出信号，e(t)是PID控制器的输入 信号，也就是系统的误差信号。Kp称为比例系数，Ti、Td分别称 为积分和微分时间常数。 - PID控制器 控制对象 e(t) u(t) PID控制器又称为比例+积分+微分控制器
西安交通大学EEANRANRRSPID控制器对控制系统的作用：1.比例部分：增加比例系数可加快系统的响应速度，减小稳态误差；但比例系数太大会影响系统的稳定性2.积分部分：积分时间常数越小，积分作用越强。积分控制作用可以消除系统的稳态误差；但积分作用太大，会使系统的稳定性下降。3.微分部分：微分时间常数越大，微分作用越强。微分作用能够反映误差信号的变化速度。误差信号变化速度越大，微分作用越强，从而有助于减小震荡，增加系统的稳定性。但是。微分作用对高频噪声信号（不管幅值大小）很敏感。如果系统存在高频小幅值的噪音，则它形成的微分作用可能会很大，这是不希望出现的
4 PID控制器对控制系统的作用： 增加比例系数可加快系统的响应速度，减小稳态 误差；但比例系数太大会影响系统的稳定性。 1. 比例部分： 积分时间常数越小，积分作用越强。积分控制作用 可以消除系统的稳态误差；但积分作用太大，会使系统的稳 定性下降。 2. 积分部分： 微分时间常数越大，微分作用越强。微分作用能 够反映误差信号的变化速度。误差信号变化速度越大，微分作 用越强，从而有助于减小震荡，增加系统的稳定性。但是。微 分作用对高频噪声信号（不管幅值大小）很敏感。如果系统存 在高频小幅值的噪音，则它形成的微分作用可能会很大，这是 不希望出现的。 3. 微分部分：
西安交通大学EEANJIROTONGENIVEESTYL(@)/dB4.比例积分(PI)控制器-20dB/dec1其传递函数为I0p(0)/(°)00T-45-90比例积分控制器是一种滞后校正装置PI控制器在零频率处具有无穷大增益，因而改善了系统稳态性能。5
5 4. 比例积分(PI)控制器 其传递函数为 c p i 1 G s k ( ) 1 T s = + 比例积分控制器是一种滞后校正装置。 PI控制器在零频率处具有无穷大增益，因而改善了系统稳态 性能