Verständnis von PID
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Was PID angeht, habe ich kürzlich einige Materialien gelesen. Einige Punkte sind mir nicht ganz klar. Ich hoffe, dass Sie in diesem Beitrag Ihre Missverständnisse bezüglich der PID-Steuerung ansprechen werden. Vielen Dank! Je größer der Faktor P ist, desto kleiner ist der Stabilitätsfehler. Doch wenn P einen bestimmten Wert überschreitet, können Schwingungen entstehen. Je kleiner der Integrationswert I ist, desto stärker ist die integrierende Wirkung – dadurch erfolgt die Ausgabe schneller. Je größer I hingegen ist, desto langsamer erfolgt die Ausgabe. Je länger die Integrationszeit ist, desto eher tritt Überschreiten des Zielwerts auf. Die integrierende Wirkung besteht darin, dass die Fehler im Laufe der Integrationszeit akkumuliert werden und anschließend auf einmal ausgegeben werden. Daher wird die Stabilität des Systems mit zunehmender Integrationszeit schlechter. Die Differentialwirkung dient dazu, auf das Überschreiten des Zielwerts frühzeitig zu reagieren – sie stellt somit eine Art Vorlaufzeit dar. Wenn dieser Wert zu groß ist, können ebenfalls Schwingungen entstehen. Gibt es jemanden, der bezüglich der PID-Steuerung weitere Erklärungen oder Ergänzungen liefern kann? Sei nicht zu theoretisch
Die proportionaler Regelungseffekt beruht auf der Abweichung. Wenn die Abweichung konstant ist, desto größer ist der proportionaler Effekt – und damit auch die Regulierkraft. Ein zu großer proportionaler Effekt führt jedoch zu Übersteuerung. Eine gewisse Menge an Übersteuerung ist notwendig; in der Regel reichen 2–5 %. Doch wenn der proportionale Effekt noch weiter erhöht wird, führt das zu einer zu starken Regulierung und somit zu Schwingungen. Der proportionaler Regelungseffekt funktioniert ähnlich wie beim Gehen: Das Gehirn gibt ständig Anweisungen an die Füße, vorwärtszugehen. Wenn es zu Abweichungen kommt, wird diese korrigiert. Doch wenn die Korrektur zu groß ausfällt, entstehen Schwingungen. Die integrierende Regelung dient dazu, den proportionalen Effekt weiter zu ergänzen und zu korrigieren. Denn der proportionale Effekt kann nicht garantieren, dass der tatsächliche Wert genau dem gesetzten Wert entspricht – also gibt es immer eine Abweichung. Beim Gehen sieht man beispielsweise, dass ein Schritt größer ist als das vorgesehene Ziel. Dann wird im nächsten Schritt weniger Schritte gemacht. Wenn die Abweichung weiterhin besteht, passt das Gehirn die Schritte entsprechend an, um dem Zielwert näherzukommen. Dabei wird die Abweichung über die Zeit integriert – das ist der differenzielle Regelungseffekt. Mathematisch gesehen wird die Abweichung über die Zeit integriert; das Ergebnis ist die über die Zeit akkumulierte Abweichung. Dieser Wert steht in direktem Verhältnis zur Steuergröße – das Verhältnis wird als Integrationskonstante bezeichnet. Wenn die Abweichung konstant bleibt, dann ist die Zeit, die benötigt wird, bis die Steuergröße verdoppelt wird, die Integrationszeit. Die integrierende Regelung ermöglicht eine schrittweise Anpassung, solange die Abweichung besteht. Der differenzielle Regelungseffekt ist leicht zu verstehen: Wenn die Beine wieder in Richtung links tendieren, während das Ziel geradeaus liegt, korrigiert das Gehirn bereits im Voraus die Bewegung, um Abweichungen zu vermeiden. Der differenzielle Regelungseffekt basiert auf der Veränderungsrichtung und -geschwindigkeit der Messwerte. Deshalb kann dieser Effekt zu unerwünschten Schwingungen führen. In der Regel wird er nur in Fällen mit großen Verzögerungen verwendet.
Je größer die Proportionalwirkung ist, desto stärker ist auch die Regelwirkung. Es scheint hier angemessener zu sein, den Begriff „Proportionalität“ durch „Gewinn“ zu ersetzen. Bei der PID-Berechnung wird die Proportionalwirkung tatsächlich in Form ihres Umkehrwerts berücksichtigt.
Die Erklärung des Threadbetreibers entspricht eher den tatsächlichen Bedingungen vor Ort in der Produktion.
Die Differenzierung ist eine schnelle Verfolgung; in den meisten Fällen wird sie nicht verwendet. Falls sie doch verwendet wird, sollte ihr Wert in der Regel klein sein – andernfalls kommt es leicht zu Oszillationen. Die Integration hingegen spiegelt die Verzögerungszeit wider.
Konkrete Betriebsbedingungen, Schaltkreistypen sowie der Zustand der Mess- und Ventilvorrichtungen sind Faktoren, die bei der Einstellung der Parameter berücksichtigt werden müssen. Selbst wenn einzelne Parameter in den automatischen Steuerungsprozess einbezogen werden, wird das Ergebnis in der Regel nicht besonders gut sein~
Ich schicke dir einen großartigen Artikel – wenn du ihn liest, wirst du es besser verstehen