过程控制器- P, PI和PID
比例、积分和微分过程控制器。
基本控制器
基本的应用程序可以被可视化为控制器
该控制器由
- 计量单位与一个合适的仪器测量过程的状态,温度传感器,压力变送器或类似
- 输入设定值设备设置所需的值
- 比较器的测量值与设定值比较,计算两者之间的差异或错误
- 一个控制单元来计算输出大小和方向偏离预期值进行补偿
- 输出单元将控制器的输出转换为物理作用,控制阀,运动或类似
控制器原理
控制单元一般建立在控制原则
- 比例控制器
- 积分控制器
- 微分控制器
比例控制器(P-Controller)
最常用控制器之一是比例控制器(P-Controller)生成一个输出行动正比于设定值和测量过程之间的偏差值。
OP= - kP呃(1)
在哪里
OP=输出比例控制器
公斤ydF4y2BaP=比例获得或行为因素的控制器
呃=错误或设置点值和测量值之间的偏差
的获得或行为因素,公斤ydF4y2BaP
- 输出级的影响公斤ydF4y2BaP
- 决定了系统响应速度。如果该值太大危险的系统将摆动和/或变得不稳定。如果该值太小了系统误差或偏离设定值将非常大
- 可以认为线性只有很小的变化
的增益公斤ydF4y2BaP可以表示为
公斤ydF4y2BaP= 100 / P(1 b)
在哪里
P=比例带
成比例的乐队P,表达所需的值100%控制器输出。如果P= 0获得或行动的因素公斤ydF4y2BaP将∞——控制动作开/关。
注意!一个比例控制器将会减少上升时间的影响将会减少,但从未消除稳态误差。
积分控制器(I-Controller)
积分作用,控制器输出误差的时间成正比。积分作用可以消除抵消。
O我= - k我Σ(Er dt)(2)
在哪里
O我=输出集成控制器
公斤ydF4y2Ba我=集成获得或行为因素的控制器
dt=时间样本
积分控制器生成一个输出正比于总结设定值与测量值之间的偏差和集成获得或行为的因素。
积分控制器往往反应缓慢,但在很长一段时间他们倾向于消除错误。
积分控制器消除稳态误差,但可能使瞬态响应更糟。控制器可能会不稳定。
积分调节器也可能造成问题在关闭和启动的结果积分饱和或结束的效果。整合监管机构与随着时间的偏差(典型的)关闭的工厂将总结输出+ / - 100%。在启动输出设置为100%可能是灾难性的。
微分控制器(D-Controller)
微分作用,控制器输出的变化率成正比测量或错误。控制器输出的变化率计算的偏差或错误。
OD= - kDdEr / dt(3)
在哪里
OD=输出微分控制器
公斤ydF4y2BaD= '获得或行为因素的控制器
dEr=偏差随时间变化样本dt
dt=时间样本
导数或微分控制器不会单独使用。突然变化的系统微分控制器将输出快速补偿。长期影响控制器允许巨大的稳态误差。
微分控制器一般会增加系统的稳定性的影响,减少超调,改善瞬态响应。
比例、积分、微分控制器(pid控制器)
个人的功能比例、积分和微分控制器相互补充。如果他们结合其可能使系统响应快速变化(导数),追踪所需位置(比例),并减少稳态误差(积分)。
注意,这些相关性可能不完全准确,因为我和D P,是彼此的依赖。改变其中一个变量可以改变其他两个的效果。
| 控制器响应 | 上升时间 | 过度 | 沉淀时间 | 稳态误差 |
|---|---|---|---|---|
| P | 减少 | 增加 | 小变化 | 减少 |
| 我 | 减少 | 增加 | 增加 | 消除 |
| D | 小变化 | 减少 | 减少 | 小变化 |