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TUhjnbcbe - 2025/4/25 17:41:00
PID调节系统:功能与基础概念详解

PID调节功能主要由PID调节器或DCS系统内部的功能程序模块来执行。对于初入PID领域的新手来说,掌握与PID调节相关的核心概念显得尤为重要,它们将助力你迅速熟悉调节器的运用,并在自动调节系统中有效地整定PID参数。本文将深入剖析你务必铭记于心的5个PID基础概念。让我们一起开启PID的学习之旅,先来一首简洁明了的PID打油诗作为引子:

被调量

被调量,作为反映被调对象实际波动的量值,其特性是经常变化的。

设定值

设定值,即PID调节器所期望被调量能达到的理想状态,既可以是固定的,也可以根据需求进行调整。

控制输出

控制输出是PID调节器的核心功能之一。它根据被调量的变化情况,经过计算后发出指令,指导外部执行机构进行相应动作。在这一过程中,还可能涉及到限幅、伺服放大器等环节,共同构成完整的控制系统。

输入偏差

输入偏差,即被调量与设定值之间的差异,是PID调节器进行控制运算的基础。

P(比例)

比例作用,简单来说,就是将输入偏差乘以一个系数,从而直接影响控制输出。

I(积分)

积分作用在于将被调量与设定值的偏差进行累积,以消除稳态误差。

D(微分)

微分作用则是对输入偏差的变化率进行反应,有助于提前预测并作出控制调整。

PID基本公式

PID调节器的参数整定过程,简而言之,就是通过逐步增强比例作用,观察系统振荡情况,并据此调整比例、积分和微分参数的过程。

单回路系统

单回路系统是指仅包含一个PID调节器的控制系统。

串级调节系统

当单个PID调节器无法满足需求时,我们可以将两个PID调节器串接起来,形成串级调节系统,也被称为双回路调节系统。在串级系统中,主调PID负责调节被调量,而副调PID则负责根据主调的输出指令直接指挥执行器动作。主调的控制输出会作为副调的设定值,以实现精确控制。通常,主调采用单回路PID调节器,而副调则选用外给定调节器。

PID正作用

当PID调节器的控制输出随着被调量的增高而增高,随着被调量的减少而减少时,我们称之为PID正作用。

PID反作用

相反,如果PID调节器的控制输出随着被调量的增高而降低,随着被调量的减少而增高,那么这种作用就被称为PID反作用。

动态偏差

在调节过程中,被调量与设定值之间的偏差会随着时间不断变化,这种任意时刻的偏差被称为动态偏差。

静态偏差

当调节系统趋于稳定时,被调量与设定值之间仍然可能存在的偏差被称为静态偏差。PID调节器的积分作用正是为了消除这种静态偏差而设计的。

回调

回调是指调节器的调节作用使得被调量开始由上升趋势转变为下降趋势,或者由下降趋势转变为上升趋势的现象。

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