白话PID控制

hw020411317 · 发表于 2012-3-27 08:08:25

小弟这段时间潜心研究了一下PID控制的基本原理和过程，一点点收获，与大家分享。

控制模型：人以pid控制的方式用水壶往水杯里倒印有刻度的半杯水后停下；
设定值：水杯的半杯刻度；
实际值：水杯的实际水量；
输出值：水壶的倒处数量和水杯舀出水量；
测量传感器：人的眼睛
执行对象：人
正执行：倒水
反执行：舀水
1、p 比例控制，就是人看到水杯里水量没有达到水杯的半杯刻度，就按照一定水量从水壶里王水杯里倒水或者水杯的水量多过刻度，就以一定水量从水杯里舀水出来，这个一个动作可能会造成不到半杯或者多了半杯就停下来。
说明：p比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（steady-state error）。
2、pi 积分控制，就是按照一定水量往水杯里倒，如果发现杯里的水量没有刻度就一直倒，后来发现水量超过了半杯，就从杯里往外面舀水，然后反复不够就倒水，多了就舀水，直到水量达到刻度。
说明：在积分i控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（system with steady-state error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（pi）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
3、pid 微分控制，就是人的眼睛看着杯里水量和刻度的距离，当差距很大的时候，就用水壶大水量得倒水，当人看到水量快要接近刻度的时候，就减少水壶的得出水量，慢慢的逼近刻度，直到停留在杯中的刻度。如果最后能精确停在刻度的位置，就是无静差控制；如果停在刻度附近，就是有静差控制。
说明：在微分控制d中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例p”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势。这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例p+积分i+微分d（pid）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

kingboy100 · 发表于 2012-3-27 08:14:28

mark

cat_li · 发表于 2012-3-27 08:21:57

最近正在学习PID控制,多谢楼主分享

cc6868 · 发表于 2012-3-27 08:35:03

犀利可以增加对PID的了解

lindabell · 发表于 2012-3-27 08:42:01

PID实话说原理简单，但真正调起来就不简单了

waterx3 · 发表于 2012-3-27 09:12:19

mark

lystone0001 · 发表于 2012-3-27 13:13:56

实践出真知

rclong · 发表于 2012-3-27 13:18:22

以前在21ic还看过一个自行车过弯比喻

P:转的弯越大车头扭的角度越大
I:车头扭转角度一定时间越久转弯角度越大
D:车身要保持稳定车头要不断小幅度左右扭摆

GZZXB · 发表于 2012-3-27 14:12:14

不错，学习下

wenjin0386 · 发表于 2012-3-27 14:24:16

增加对PID的了解谢谢

hw020411317 · 发表于 2012-3-31 07:45:44

说句实话，以前我也不太明白什么是PID控制，后来在工作中才了解的！

nomsg · 发表于 2012-3-31 07:53:42

哈哈，这个够白话的，顶楼主

hw020411317 · 发表于 2012-4-4 18:16:01

我们目前最常用的就是加热温度的PID控制！

jacc2008 · 发表于 2012-4-7 12:45:54

rclong 发表于 2012-3-27 13:18
以前在21ic还看过一个自行车过弯比喻

P:转的弯越大车头扭的角度越大

妙解学习了

hw020411317 · 发表于 2012-4-11 13:49:23

PID控制理论是谁发现并开始应用的？

tanguicaicai · 发表于 2012-4-14 15:30:13

学习了~~~

arthur778899 · 发表于 2012-4-29 21:10:05

mark
学习了

happyhls · 发表于 2012-4-29 23:27:48

学习了，之前做小车的时候，感觉PID最难的在于调节参数~不知道楼主有没有什么特别好用的方法？当时我们用的是试凑出来的。

fydzaa · 发表于 2012-5-2 07:58:17

学习了

leilei66966 · 发表于 2012-5-8 22:08:47

学习了，我们把PID也用在电机控制上

whh7733 · 发表于 2012-5-8 22:19:33

lindabell 发表于 2012-3-27 08:42
PID实话说原理简单，但真正调起来就不简单了

有同感·

bosw83 · 发表于 2012-5-9 15:52:17

对PID一直不太精通的MARK。

lcmdw · 发表于 2012-6-27 08:27:11

mark

dalianhaha · 发表于 2012-7-13 11:24:22

不错学习了很好

willnie · 发表于 2012-7-22 15:17:39

very good 比喻得当

shikelang · 发表于 2012-7-22 15:29:30

mark学习了

omlarn · 发表于 2012-7-31 09:24:03

很形象，又长知识了。

白话PID控制

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