比例值太小時的控製效果圖:
如果比例值太小,反饋值始終到不了設定值(靜態誤差)就達到了平衡(如果是加熱的話就是說散熱與(yu) P*e(t)加熱達到了一個(ge) 平衡)
比例值太大時的控製效果圖:
如果比例值太大,則被控對象會(hui) 出上圖所示的振蕩,當然振蕩點不一定是在設定值,而會(hui) 根據被控對象的不同或者P值的大小而在某個(ge) 位置進行振蕩。這對於(yu) 大多數的控製對旬來說是不允許的。
比例積分控製(PI):
積分的存在是針對比例控製要不就是有差值要不就是振蕩的這種特點提出的改進,它常與(yu) 比例一塊進行控製,也就是PI控製。
其公式有很多種,但大多差別不大,標準公式如下:
u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) +u0
u(t)——輸出
Kp——比例放大係數
Ki——積分放大係數
e(t)——誤差
u0——控製量基準值(基礎偏差)
大家可以看到積分項是一個(ge) 曆史誤差的累積值,如果光用比例控製時,我們(men) 知道要不就是達不到設定值要不就是振蕩,在使用了積分項後就可以解決(jue) 達不到設定值的靜態誤差問題,比方說一個(ge) 控製中使用了PI控製後,如果存在靜態誤差,輸出始終達不到設定值,這時積分項的誤差累積值會(hui) 越來越大,這個(ge) 累積值乘上Ki後會(hui) 在輸出的比重中越占越多,使輸出u(t)越來越大,最終達到消除靜態誤差的目的。
PI兩(liang) 個(ge) 結合使用的情況下,我們(men) 的調整方式如下:
1、先將I值設為(wei) 0,將P值放至比較大,當出現穩定振蕩時,我們(men) 再減小P值直到P值不振蕩或者振蕩很小為(wei) 止(術語叫臨(lin) 界振蕩狀態),在有些情況下,我們(men) 還可以在些P值的基礎上再加大一點。
2、加大I值,直到輸出達到設定值為(wei) 止。
3、等係統冷卻後,再重上電,看看係統的超調是否過大,加熱速度是否太慢。
通過上麵的這個(ge) 調試過程,我們(men) 可以看到P值主要可以用來調整係統的響應速度,但太大會(hui) 增大超調量和穩定時間;而I值主要用來減小靜態誤差。
標準的PID公式在溫控等響應較慢的係統中會(hui) 存在積分項導致過衝(chong) 的情況,這是因為(wei) 在開始加熱後,盡管這時輸出已調整最大(比方說固態繼電器的PWM輸出已是100%開了)但這時的溫度仍然隻能緩慢上升,這時的積分項會(hui) 增加得很快,當溫度達到設定值後,這時盡管比例項已輸出為(wei) 0,但是積分項仍然會(hui) 因為(wei) 其累積值很高而有較大的輸出,導致溫度超調。
在德維森的V80中,通過改進的遇限消弱積分法等措施很好的解決(jue) 了這個(ge) 問題,使積分項在輸出全開時停止積分,減少了積分對於(yu) 這種大時延係統的影響。