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溫度控制相關知識分享天地
關於PID的認識與討論? 
發表人:宇佑科技技術部 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14
人氣:23274

何謂PID          
      在工程實際中,應用最為廣泛的調節器控制規律為比例積分微分控制,簡稱PID控制,又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近60年的歷史了,它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制主要和可靠的技術工具。當被控對象的結構和參數不能完全掌握,或得不到精確的數學模型時,控制理論的其它設計技術難以使用,系統的控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定,這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統的參數的時候,便最適合用PID控制技術。       
             

比例(P)控制

比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差訊號成比例關係。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差(Steady-state error)。

積分(I)控制

在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差訊號的積分成正比關係。

對一個自動控制系統,如果在進入穩態後存在穩態誤差,則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統(System with Steady-state Error)。為了消除穩態誤差,在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取關於時間的積分,隨著時間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小,直到等於零。

因此,比例+積分(PI)控制器,可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。

微分(D)控制

在微分控制中,控制器的輸出與輸入誤差訊號的微分(即誤差的變化率)成正比關係。

自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性的元件(環節)和(或)有滯後(delay)的元件,使力圖克服誤差的作用,其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使克服誤差的作用的變化要有些“超前”,即在誤差接近零時,克服誤差的作用就應該是零。這就是說,在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是“微分項”,它能預測誤差變化的趨勢,這樣,具有比例+微分的控制器,就能夠提前使克服誤差的控制作用等於零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重地沖過頭。

所以對有較大慣性和(或)滯後的被控對象,比例+微分(PD)的控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。

 


發表人:FA小兵部落格 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14

溫度控制中的PID(比例微分積分)關係
2009/03/28 21:53
PID問題
P&I都調小時反應會快速,但是跑起來曲線就不漂亮。
SPH&SPL這兩個值不要相差太大,計算起來速度才會快。
 
比例動作(P)
將輸出量與溫度偏差大小成一定比例者稱之為比例控制(或P控制)。此種比例關係可加以調節,其調節度稱比例帶(proportional band)
比例動作時,即使依照控制對象的熱容量及加熱器容量而達大穩定狀態,也會與設定值有一定的誤差;此誤差稱為Offset
積分動作(I)
當偏差(offset)的情形發生,為了消除偏差必須使用重整(reset)裝置,將輸入之時間積分值成比例之輸出,而成為比例積分控制。積分時間用來控制積分動作的強度,時間越短表示積分強度越強。此一控制器的優點就是修正了比例控制的誤差,但卻容易使系統震盪。簡單的說,因為I 控制相當於一個記憶的控制器,對瞬時的系統變化無法即時反映,但系統趨近於穩態時,資料累積越多,則積分控制的作用越大,對穩態誤差的改善越好。
   
微分動作(D)
對於落後較大的程序,輸出的命令常無法及時消除誤差,因此在比例控制的後面加一較大控制量加以調整稱為微分控制。當誤差信號發生時先起校正作用的是微分器然後才是比例控制器。其優點為可消除圈環現象,使系統更穩定,缺點為對於微小的干擾信號或假信號也會將其放大。微分時間用來控制微分動作的強度,時間越長表示微分強度越強。




發表人: 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14

實務經驗談PID控制     常跟朋友討論關於PID控制與參數調整的方法與意義,常覺得無論網路或書籍上的資料,其理論都太深入,不符合實務!以儀控廠商的立場而言,確有必要將PID的實務應用與狀況分析排除做簡單的經驗分享...
     目前一般市售各廠牌的PID控制器一定有AT(自整定,Auto-tunning)功能,建議在每更換一次不同的目標值時,一定要讓系統自整定(AT)一下,抓出最適當的控制PID參數,以目前表頭的設計而言,大約3個週期後會演算完成(Ex:SV=100,PV=95..100..103..97..100..102..100..98..100..101..100..99..100.....AT OK),所以可以在過程中的任意時刻按下"AT"鍵,均不影響其結果.
     如果AT完成後系統仍不穩定,可能要先確認系統是否OK(Ex:排風狀況,信號端...),假設最終確認係表頭問題,可參考下列步驟排除:

1.P(比例帶):P=單位量/F.S.(Full Scale滿刻度)
   單位一般為%或單位量(Ex:度or ppm/kg...).以溫度PID控制器而言,P一般出廠預設為3,若滿刻度F.S=200度,則P=6度,當設定值為100度時,系統會進入P演算的範圍為97~103度,低於97度,系統全開;反之,高於103度時,系統全關.
   如果P太大,系統昇溫過慢,但較易穩定,不易過衝(Over-shot);所以可以依實務調整P值的大小.如果單以P控制而不加入I與D,系統極易產生穩態誤差(Steady-state error)

2.I(積分時間):
   積分項是為了消除穩態誤差而生.積分控制中,輸出訊號與輸入誤差訊號的積分成正比,隨著時間的增加,積分項會加大,所以即使輸入訊號誤差很小,積分項也會隨時間增加而增大,也因此推動控制器輸出再增加以減少穩態誤差,直至零為止.換言之,其實P與I的作用相同,可以想像P是粗調,I是微調...這樣就簡單易懂了!

3.D(微分時間):
   微分項可以說是系統抗外亂的能力,在積分控制中,輸出量與輸入訊號的微分(即誤差變化率)成正比,所以當誤差突然變大(Ex.突然有人打開烘箱的門),系統也會瞬間加大輸出量以補不足,我們可以說:D越大,抗外亂的能力越好.

   業界流傳的經驗值是I:D=4:1,當系統超難調時,最好先把D設為0.手動調整PID的順序一般為P與I先調到最大,D調到最小,然後再依上述結果調整其值,當P=0時,系統將變為ON/OFF控制,完全沒有PID的作用了.....希望這些說明對調適者有幫助!!

本文摘自FULTON
http://blog.sina.com.tw/well/trackback.php?pbgid=52219&entryid=576527


站長回覆:
感謝FULTON的資料,讓我們更認識PID的實務經驗。


發表人:ddixndgep 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:olcwmxwcung 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:Mark 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:JimmiXS 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:Barnypok 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:Barnypok 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:Barnypok 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:Barnypok 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:Barnypok 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14




發表人:Barnypok 
文章編號:68
發表時間:2010/9/16 上午 12:32:14



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