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pid是什么意思医学术语
常常看到有关pid的问题,但看来看去都看不懂他们在说什么。可能还有一些技术员一提起pid调节就摇头,搞不来呀,不是很懂啊!那么pid调节的实质是什么?通俗的概念是什么?我们通过下图分析分析。
一个自动控制系统可以很好地完成任务,首先得工作稳定,同时还必须满足调节过程的质量指标要求。即:系统的响应快慢、稳定性、最大偏差等。很明显,自动控制系统希望在稳定工作状态下,具有较高的控制质量,而我们则希望持续时间短、超调量小、摆动次数少。为了保证系统的精度,就要求系统有很高的放大系数,然而放大系数一高,又会造成系统不稳定,甚至系统产生振荡。反之,只考虑调节过程的稳定性,又无法满足精度要求。因此,在调节过程中,系统稳定性与精度之间产生了矛盾。如何解决这个矛盾?可以根据控制系统设计要求和实际情况,在控制系统中插入“校正网络”,矛盾就可以得到较好解决。这种“校正网络”,有很多方法完成,其中就有pid方法。简单的讲,pid“校正网络”是由比例积分pi和比例微分pd"元件组"成的。为了说明问题,这里简单介绍一下比例积分pi和比例微分pd。微分:从电学原理我们知道当脉冲信号通过rc电路时(图2),电容两端电压不能突变,电流超前电压90°,输入电压通过电阻r向电容充电,电流在t1时刻瞬间达到最大值,电阻两端电压usc此刻也达到最大值。随着电容两端电压不断升高,充电电流逐渐减小,电阻两端电压usc也逐渐降低,最后为0,形成一个锯齿波电压。这种电路称为微分电路,由于它对阶跃输入信号前沿“反应”激烈,其性质有加速作用。积分:当脉冲信号出现时(图3),通过电阻r向电容充电,电容两端电压不能突变,电流在t1时刻瞬间达到最大值,电阻两端电压此刻也达到最大值。电容两端电压usc随着时间t不断升高,充电电流逐渐减小,最后为0,电容两端电压usc也达到最大值,形成一个对数曲线。这种电路称为积分电路,由于它对阶跃输入信号前沿“反应”迟缓,其性质是“阻尼”缓冲作用。
当插入校正网络时:
我们首先讨论自动控制系统引入比例积分pi的情况(图4)。曲线pi(1)对阶跃信号的响应特性曲线,当t=0时,pi的输出电压很小,当t>0时(由比例系数决定),输出电压按积分特性线性上升,系统放大系数ue线性增大。就是说,当系统输入端出现大的误差时,控制输出电压不会立即变得很大,而是随着时间的推移和系统误差不断地减小,pi的输出电压不断增加,即系统放大系数ue不断线性增大。我们称这种特性为系统阻尼;决定阻尼系数因素是pi比例系数和积分时间常数。要不断提高控制系统的质量,就要不断改变pi比例系数和积分时间常数。
再讨论控制系统引入比例微分pd的情况(图4)。曲线pd(2)对输入信号的响应特性曲线,当t=0时,pd使系统放大系数ue骤增。就是说,当系统输入端出现误差时,控制输出电压会立即变大。我们称这种特性为加速作用。可以看出,过强的微分信号会使控制系统不稳定。所以在使用中,必须认真调节pd比例系数和微分时间常数。为妥善解决系统稳定性与精度之间的矛盾,往往将比例积分pi与比例微分pd组合使用,形成“校正网络”,也称pid调节。pid调节特性曲线pid(3)(图4),是pi、pd特性曲线合成的。适当的调节pi、pd上述各系数,就能保证控制系统即快又稳的工作。由此我们不难知道pid调节器实际是一个放大系数可自动调节的放大器,动态时,放大系数较低,是为了防止系统出现超调与振荡。静态时,放大系数较高,可以蒱捉到小误差信号,提高控制精度。不知大家还有什么别的见解呢?
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