比例微分控制弹簧阻尼系统微分方程的残差为什么比纯比例控制弹簧阻尼系统微分方程的小

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-05-06 08:36 标签： 微分动力系统
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比例积分微分控制及其调节过程..
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比例积分微分控制及其调节过程
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请问DCS中PID的P和I和D的数值都分别代表什么意思？
(916158号)
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请问DCS中PID的P和I和D的数值都分别代表什么意思？一般调整的范围是多少呢？在多少范围内最稳定呢？
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1、 P调节（比例调节）
比例调节的显著的特点：有差调节。在过程控制中习惯用增益的倒数来表示调节器输入输出之间的比例关系：其中 其中δ称为比例带。在生产过程运行中经常会发生负荷变化即物料能量和流量的大小的变化。如果采用比例调节，则在负荷扰动下的调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，他们之间一定有残差存在。
比例带对调节过程的影响：比例调节的残差随着比例带的加大而加大。然而，减小比例带就等于加大调节系统的开环增益P，其后果是导致系统激烈振荡甚至不稳定。稳定是任何系统闭环控制的首要要求，比例带的设置必须保证系统具有一定的稳定裕度。
对于典型的工业过程，P对于调节过程的影响为，当P很大时意味着调节阀的动作幅度很大，引起被调量来回波动，但系统仍可能是稳定的，残差相应减小。P具有一个临界值，当处于临界值时系统就等幅震荡，此时进一步增大P系统就不稳定，就会导致系统发散而不能控制了。减小P就减小了调节阀的动作幅度，因此被调量变化比较平稳，甚至可没有超调量，但残差很大调节时间也很长。
2、I调节（积分调节）
积分调节的特点：无差调节，与P调节的有差调节成鲜明的对比。在积分调节器的动作过程中只有当被调量偏差e为零时，积分调节器的输出才会保持不变。然而与此同时，调节器的输出却可以停留在任何数值上。这意味着被控对象在负荷扰动下的调节过程结束后，被调量没有残差，而调节阀则可以停止在新的负荷所需要的开度上。
积分调节的另一个特点是它的稳定作用比比例调节的稳定作用差。对于非自衡的被控对象，如果采用比例调节时，只要加大比例带总可以使系统稳定，如果采用积分调节则不可能得到稳定的系统。对于同一个系统的同一个被控对象，采用积分调节过程的进度总是比采用比例调节时缓慢，表现为振荡频率底。
积分速度对于调节过程的影响：采用积分调节时，控制系统的开环增益与积分速度成正比，因此，增大积分速度会降低控制系统的稳定程度，直到最后的发散振荡过程。调节阀的动作越快，就越容易引起和加剧震荡。但是与此同时，振荡频率将越来越高，而动态偏差则越来越小。被调量最后没有残差是积分调节的特点。
3、D调节（微分调节）
微分调节的特点：超前调节。在微分控制中，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的作用的变化“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”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，具有比例加微分的控制器，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（液面控制时罐的横切面积比较大）或滞后（温度控制时炉温变化的缓慢）的被控对象，加入微分构成PD、PID控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
4、PI调节（比例积分调节）
PI调节就是综合了比例调节和积分调节的优点，利用比例调节的快速性抵消干扰的影响，同时利用积分调节消除残差。比例积分调节器的阶越响应，它是由比例动作和积分动作两个部分组成的。用积分时间可以衡量积分部分在总输出中所占的比重，积分时间越小，积分部分所占的比重就越大。比例积分调节引入了积分动作带来消除系统残差之好处的同时，却降低了原有系统的稳定性。为保证控制系统原来的衰减率，比例积分调节器就必须将比例带适当加大。所以比例积分调节是在稍微牺牲控制系统的动态品质以换较好的稳定性能。 在比例带不变的情况下，减小积分时间将使控制系统的稳定性下降、振荡加剧、调节过程加快、振荡频率升高 。
具有积分作用的调节器，只要被调量设定值之间有偏差，其输出就会不停地变化。如果由于某种原因，被调量偏差一时无法消除，然而调节过程还是要试图校正这个偏差，结果经过一段时间后，调节器输出将进入深度饱和状态，这种现象即是积分饱和现象。进入积分饱和的调节器要等被调量偏差反向后才慢慢从饱和状态中退出来，重新恢复控制作用。积分饱和现象经常出现在自动启动间歇过程的控制系统、串级系统中的调节器以及像选择控制这样的复杂控制系统中。
PI调节器相当于积分调节器与PD调节器的串联，兼具二者的优点。利用积分部分提高系统的无差度，改善系统的稳态性能；并利用PD调节器改善动态性能，以抵消积分部分对动态的不利影响.。PI调节器主要用于在基本保证闭环系统稳定性的前提下改善系统的稳态性能，绝大部分控制回路用PI调节器即可获得很好的控制效果。
5、PID调节（比例积分微分调节）
在PI调节器中引入微分构成PID调节器，由于微分调节有一定的预见性，在系统的被控量出现较大的偏差之前，给出一个微分作用抑制较大的超调量。比例调节、积分调节都是根据当前偏差的方向和大小进行调节的，不管那时被控对象中流人量与流出量之间有多大的不平衡，而这不平衡正决定着此后被调量将如何变化的趋势。由于被调量的变化速度（包括其大小和方向）可以反映当时或稍前一些时间流入、流出量之间不平衡情况。微分调节器能根据被调量的变化进度来移动调节阀，而不是等到被调量已经出现较大的偏差后才开始调节，这种调节器在被调量有较大变化趋势的时候能取得较好的控制效果。然而这种微分调节器不能单独工作，因为实际中的调节器都有一定的失灵区，流入量与流出量之差很小是时调节器察觉不到不会动作，要等到偏差积累到一定的程度湖才开始动作，着是不允许的。因此微分调节器只能起辅助调节作用，它可以与其它调节动作结合成PD和 PID控制器。
比例微分调节也是有差调节。微分调节动作总是力图抑制被调量的振荡，它有提高控制系统稳定性的作用，适度引入微分动作可以允许稍许减小比例带，同时保持衰减率不变。
因此，利用微分控制反映信号的变化率（即变化趋势）的“预报”作用，在偏差信号变化前给出校正信号，防止系统过大地偏离期望值和出现剧烈振荡的倾向，有效地增强系统的相对稳定性，而比例部分则保证了在偏差恒定时的控制作用。 可见，比例—微分控制同时具有比例控制和微分控制的优点，可以根据偏差的实际大小与变化趋势给出恰当的控制作用。 PD调节器主要用于在基本不影响系统稳态精度的前提下提高系统的相对稳定性，改善系统的动态性能。
比例积分微分调节则是综合了三者的优点，通过整定PID的三个参数比例系数、积分增益、微分增益对一般的系统都能获得较好的控制效果。
介绍的很好&
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(709727号)
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TA在日15时09分获得了这枚徽章。 []
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TA在日06时35分获得了这枚徽章。 []
PID调节一般都是经验值，慢慢积累吧。
(870889号)
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比较详细，学习了
(902418号)
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(俞金寿)《过程自动化及仪表》上面介绍的比较详细
站长推荐 /1
手机APP开放下载了，安卓系统手机和苹果手机可直接用手机扫描二维码下载安装。手机端有快捷签到功能。
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