Полезная информация: как понимать настройку параметров PID?

Thread Content

PID — это три основных принципа регулирования регулятора, а именно пропорциональное управление (P), интегральное управление (I) и дифференциальное управление (D). Параметры PID – это коэффициент пропорциональности (δ), время интегрирования (Ti) и время дифференцирования (Td); они определяют степень воздействия пропорционального, интегрального и дифференциального управления соответственно. Настройка параметров PID заключается в регулировке значений δ, Ti и Td. Эта статья впервые была опубликована в WeChat-аккаунте «Школа автоматического управления» с целью достижения наилучших результатов управления (например, коэффициент затухания переходного процесса должен составлять 4:1). Настройка параметров PID можно кратко описать следующим образом: пропорциональная регуляция по сути подобна усилителю — он увеличивает разницу между измеренным значением и заданным значением. Степень увеличения зависит от значения коэффициента пропорциональности; чем выше этот коэффициент, тем меньше степень увеличения. Интегральная регуляция также называется регулятором с переустановкой. Пока существует отклонение, процесс накопления продолжается до тех пор, пока отклонение не будет устранено. Скорость устранения отклонения зависит от длительности времени интегрирования: чем больше время интегрирования, тем медленнее происходит устранение отклонения. Величина изменения выходного сигнала при дифференциальной регулировке пропорциональна скорости изменения отклонения входных значений. Чем быстрее меняется отклонение между измеряемым и заданным значениями, тем сильнее дифференциальное воздействие. Кроме того, чем дольше продолжается процесс дифференциальной регулировки, тем сильнее также её эффект. В контроле производственного процесса интеграционное или дифференциальное воздействие обычно не применяются отдельно, а используются совместно с пропорциональным воздействием. Преимуществом пропорционального управления является быстрая реакция и своевременное управление, однако существует остаточный дисперсионный сдвиг. Чтобы устранить его, необходимо добавить функцию интегрального управления. Особенностью закона дифференциального управления является наличие определенного эффекта опережающего управления, который позволяет снизить колебания в системе и повысить ее стабильность. Его обычно используют в тех случаях, когда процессы протекают медленно и занимают много времени, например, в циклах управления температурой или контроле уровня жидкости в крупных резервуарах. При добавлении дифференциального элемента формируется комбинация трех видов управления: пропорционального, интегрального и дифференциального, то есть управление типа PID. Вывод: Чувствительность (δ): чем выше чувствительность, тем слабее пропорциональное воздействие; чем ниже чувствительность, тем сильнее пропорциональное воздействие. Время интегрирования (Ti): чем длиннее время интегрирования, тем слабее эффект интегрирования; чем короче время интегрирования, тем сильнее этот эффект. Время дифференцирования (Td): чем больше время дифференцирования, тем сильнее эффект дифференцирования; чем меньше это время, тем слабее эффект.