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PID我的理解
1-5控制论
1945年,美国数学家维纳把乃奎斯特的反馈概念推广到一切工程控制中,1948年维纳发表奠基性著作《控制论》。
这本书的副标题是“关于动物和机器中控制和通信的科学”。
在此之前西方没有控制论这个词。
维纳先生根据希腊词Kubernetes(舵手)创造了一个词:
cybernetics。
舵手是干什么的?
控制船的方向的。
“cyber”一词在今天已经被重新定义为“对电子、机械和生物系统的控制过程的理论性研究,特别是对这些系统中的信息流动的研究。
”——由最初的“舵手”变成了后来的“指导者”和“统治者”,由“驾驭航向”转变为“控制别人”。
且慢,维纳说:
控制论是“对电子、机械和生物系统的控制过程的理论性研究”?
电子需要控制论,机械需要控制论,生物也需要?
恩,咱开头就说了,人们生产活动都离不开的。
虽然你在泡女孩的时候,从没有想过那讨厌的比例积分微分什么的概念,但是你实际上切切实实无意识地一直在运用控制论的方法。
维纳运用自己丰富的学识敏锐的观察深刻的分析,把这些基本原理提炼出来,最终,创立了控制论。
1-6再说负反馈
咱们前面说了,维纳在上学期间,精通数学、物理、无线电、生物和哲学。
而在电子领域,乃奎斯特已经提出了负反馈回路可以使得系统稳定这个概念。
维纳通过在电子学领域的知识,在控制领域取得了重大突破。
其实瓦特的蒸汽转速控制系统,本身也不知不觉地应用了负反馈系统:
转速反馈到连杆上后,控制汽阀关小,使得转速降低。
只是瓦特没有把这个机构中的原理提炼出来,上升到理论高度。
说着容易做着难,这个理论经过了200年才被提出来。
负反馈理论应用非常广泛。
维纳本人研究的物理、无线电、生物学,在这些领域都广泛的应用着负反馈原理,这些学科很可能都给他提出负反馈理论以支持。
不光物理、无线电、生物学使用负反馈,也不光工业控制使用负反馈,大到国家宏观调控,中到商业管理,小到个人的行为,角角落落,无不出现负反馈的身影。
国家每一项宏观调控政策出台后,总要收集各种数据观察政策发布后的效果,这个收集的信息叫反馈。
对收集到的信息如何处理呢?
比如发现政策使得经济过热了,那么下一步就要修改政策,抑制经济过热。
我们总要把这个信号进行相反处理,这个对收集到的信号进行相反处理的办法叫做负反馈。
维纳当年就认识到反馈信息过量的后果。
这里还涉及到一个问题,就是控制过度,使得系统发生震荡。
控制过度其实就是比例带过小。
负反馈是不是过量,也跟比例带的设置有关系。
这些个问题在后面的“稳定性”章节中具体探讨。
商业管理中也广泛应用负反馈原理。
最近老板们总是强调执行力。
执行力怎么体现?
收集反馈信息。
老板们往往要求我们命令要有回复,回复就是反馈。
如果老板们还要判断命令是否合理,那就需要用负反馈原理。
我们走路的时候,不能闭着眼睛,因为眼睛是反馈环节。
即使视力出现故障,也要有导盲犬、探路棍、盲道等措施弥补,所有这些措施都是提供反馈环节。
大脑收集到反馈以后,一定会进行负反馈处理。
为什么是负反馈呢?
走路的时候,眼睛看路,他会告诉你个信号:
偏左了,偏右了,然后让你脑子进行修正。
信号发到你脑子里面后,你脑子里要对反馈信号与目标信号相减,然后进行修正。
偏左了就向右点,偏右了就向左点。
对这个相减的信号就是负反馈。
如果相加就是正反馈了,那样走着走着你就掉进坑里去了。
但是,保证你不掉进坑里,那仅仅是给你怎样走路给了一个大致的方向。
具体每一步走多大,向左向右偏多少,还要进行具体计算。
前面说的都是定性的问题,步子走多大,向左右偏多少是定量的问题。
光定性不定量还是没办法控制的。
下面就介绍如何定量:
1-7著作里程碑
在漫长而又短暂的自动发展历史上,有无数科学家的辛勤努力,都值得我们景仰。
其中,奠定了自动控制基础的三本著作最值得我们关注:
1、《信息论》,作者香浓(ClaudeElwoodShannon)(国内普遍翻译为香农,我认为作为自动控制鼻祖之一人物,这个翻译不够浪漫,所以就擅自篡改为香浓哈)。
1948年,香农在《贝尔系统技术杂志》第27卷上发表了一篇论文:
《通讯的数学理论》,1949年又发表《噪声中的通讯》。
这两篇文章奠定了《信息论》的基础。
2、《控制论》,作者维纳。
前面介绍过了,这里忽略。
3、据说是《工程控制论》,作者钱学森。
此处存疑。
(中国人终于可以骄傲一下了)但是,不仅仅是中国人,好多国家都有一种民族自豪感。
为了这个自豪感,我怀疑我们国家夸大了工程控制论的作用。
声明:
不光是我们国家有,苏俄当初把科学史修改得也是相当厉害的。
控制论在维纳时期已经足够完备,不管在工程上还是其它方面,大的理论似乎没有什么需要添补的。
改天买本《工程控制论》,恶补一下先。
那么你认为里程碑是什么呢?
我似乎觉得,应该是PID调节方法的创立。
1-8调节器
控制理论这个大厦基本上建立起来了。
其实我更关心的是PID控制方法的建立。
说老实话,我总觉得维纳虽然伟大,可是总觉得他的理论不那么“精巧”,说白了谁都能明白。
相比之下,我对PID理论的发明人更加佩服。
说起来非常简单,不就是比例积分微分运算么,可具体要提出这种方法,还是需要一定的天才的。
PID是什么?
要弄清楚怎样定量之前,我们先要理解一个最基本的概念:
调节器。
调节器是干什么的?
调节器就是人的大脑,就是一个调节系统的核心。
任何一个控制系统,只要具备了带有PID的大脑或者说是控制方法,那它就是自动调节系统。
如果没有带PID的控制方法呢?
那可不一定不是自动调节系统,因为后来又涌现各种控制思想。
比如时下研究风头最劲的模糊控制,以前还有神经元控制等等;后来又产生了具有自组织能力的调节系统,说白了也就是自动整定参数的能力;还有把模糊控制,或者神经元控制与PID结合在一起应用的综合控制等等。
在后面咱们还会有介绍。
咱们这个文章,只要不加以特殊说明,都是指的是传统的PID控制。
可以这样说:
凡是具备控制思想和调节方法的系统都叫自动调节系统。
而放置最核心的调节方法的东西叫做调节器。
基本的调节器具有两个输入量:
被调量和设定值。
被调量就是反映被调节对象的实际波动的量值。
比如水位温度压力等等;设定值顾名思义,是人们设定的值,也就是人们期望被调量需要达到的值。
被调量肯定是经常变化的。
而设定值可以是固定的,也可以是经常变化的,比如电厂的AGC系统,机组负荷的设定值就是个经常变化的量。
基本的调节器至少有一个模拟量输出。
大脑根据情况运算之后要发布命令了,它发布一个精确的命令让执行机构去按照它的要求动作。
在大脑和执行机构(手)之间还会有其他的环节,比如限幅、伺服放大器等等。
有的限幅功能做在大脑里,有的伺服放大器做在执行机构里。
上面说的输入输出三个量是调节器最重要的量,其它还有许多辅助量。
比如为了实现手自动切换,需要自动指令;为了安全,需要偏差报警等等。
这些可以暂不考虑。
为了思考的方便,咱们只要记住这三个量:
设定值、被调量、输出指令。
事实上,为了描述方便,大家习惯上更精简为两个量:
输入偏差和输出指令。
输入偏差是被调量和设定值之间的差值,这就不用罗嗦了吧?
1-9PID
回到刚才的提问:
什么是PID?
P就是比例,就是输入偏差乘以一个系数;
I就是积分,就是对输入偏差进行积分运算;
D就是微分,对输入偏差进行微分运算。
就这么简单。
很多年后,我还始终认为:
这个理论真美!
这个方法的发明人似乎是尼可尔斯(Nichols)。
我手头没有更多资料,不能确定是不是尼可尔斯发明的。
可是PID参数的整定方法确实是他做的。
其实这个方法已经被广大系统维护者所采用,浅白一点说,就是先把系统调为纯比例作用,然后增强比例作用让系统震荡,记录下比例作用和震荡周期,然后这个比例作用乘以0.6,积分作用适当延长。
虽然本文的初衷是力图避免繁琐的计算公式,而用门外汉都能看懂的语言来叙述工程问题,可是对于最基本的公式还要涉及以下的,况且这个公式也很简单,感兴趣的看一下,不感兴趣的可以不看哈。
公式表达如下:
Kp = 0.6*Km
Kd = Kp*π/4*ω
Ki = Kp*ω/π
Kp为比例控制参数
Kd为微分控制参数
Ki为积分控制参数
Km为系统开始振荡时的比例值;
ω为极坐标下振荡时的频率
这个方法只是提供一个大致的思路,具体情况要复杂得多。
比如一个水位调节系统,微分作用可以取消,积分作用根据情况再调节;还有的系统超出常人的理解,某些参数可以设置得非常大或者非常小。
具体调节方法咱们后面会专门介绍。
微分和积分对系统的影响状况后面也会专门分析。
科学家们都说科学当中存在着美。
我的理解,那种美是力图用最简洁的定义或者公式,去描述宇宙万物的运行规律。
比如牛顿的三大运动规律,和他的加速度和力的关系的公式:
F=ma。
表达极其简洁,涵盖范围却非常之广,所以它们都很美。
同样的,我们的PID调节法也是这样的,叙述极简洁,可在调节系统中应用却极普遍。
所以,不由得人不感叹它的美!
不过说实话,PID控制法虽然精巧,可是并不玄奥。
现在,世界控制理论有了更大的发展,涌现出了各种各样控制方法。
比如神经元控制、模糊控制等等,这些控制过程中,我只接触过模糊控制。
用我自己最粗浅的理解,要是对控制系统要求更为精准严格的话,还是要用PID控制来配合的。
并且,对于火电厂自动调节系统,我还没有发现有哪种系统用PID调节法不能实现的。
如果你认为你所观察的某个系统,单纯用传统的PID调节方法不能解决问题,那存在两个可能:
一是你的控制策略可能有问题,二是你的PID参数整定得不够好。
1-10怎样投自动
现在DCS功能很强大,想收集什么曲线就收集什么曲线,只要这个测点被引入DCS。
最初可不是这样的。
90年代初我用的是DDZ-II型调节器,后来是MZ-III组件型调节系统,再后来是KMM调节器,后来才有了集中控制系统,再后来有了DCS。
前三种都不能显示曲线的。
只能靠两只眼睛盯着指针或者数字,根据记忆去判断调节曲线,那个费劲啊!
可是当时我并不觉得费劲,现在用惯了DCS以后,再拐回头去看数字,才觉得真费劲!
还是老话说得好:
由俭入奢易,由奢入俭难啊。
那么到底要观察哪些曲线呢?
说实话,开始我没有把这个事情当成个问题,觉得是水到渠成的事情。
可后来我发现许多人都不善于收集曲线,才觉得有必要说一下。
我们要收集的曲线有:
1、设定值。
作为比较判断依据;
2、被调量波动曲线。
3、PID输出。
就这么简单。
如果是串级调节系统,我们还要收集:
4、副调的被调量曲线;
5、PID输出曲线。
为什么不收集副调的设定值了?
因为主调的输出就是副调的设定啊。
在一个比较复杂的调节系统中,副调的被调量往往不只一个,那就有几个收集几个。
只有收集到了这些曲线后,你才能根据曲线的波动状况进行分析。
还有的调节系统更加复杂。
投不好自动,总要去分析其原因,看看有什么干扰因素存在其中,你怀疑哪个因素干扰就把哪个曲线放进来。
一般的DCS都支持8组曲线在一个屏幕中,如果放不下,你就考虑怎么精简吧。
不过现在咱们还没有到那个地步,复杂调节系统在后面介绍。
上一章简单介绍了自动调节的发展历程。
搞自动的人,许多人对如何整定PID参数感到比较迷茫。
这个东西其实一点都不高深,上过初中的人,只要受过严格训练,都可以成为整定参数的好手。
什么?
初中生理解积分微分的原理么?
恩,初中生没有学过微积分,可是一旦你给他讲清楚微积分的物理意义,然后认真训练判断曲线的习惯和能力,完全可以掌握好PID的参数整定。
怎么才算受过严格训练呢?
我不了解别人是怎么训练的,我只根据我自己理解的情况,把我认为正确的理解给大家讲述一下。
咱既然说了,初中生都可以理解,那么咱依旧避免繁琐的公式推导,只对其进行物理意义分析。
2-1几个基本概念
单回路:
就是指有一个PID的调节系统。
串级:
一个PID不够用怎么办?
把两个PID串接起来,形成一个串级调节系统。
又叫双回路调节系统。
在第三章里面,咱们还会更详细的讲解串级调节系统。
在此先不作过多介绍。
正作用:
比方说一个水池有一个进水口和一个出水口,进水量固定不变,依靠调节出水口的水量调节水池水位。
那么水位如果高了,就需要调节出水量增大,对于PID调节器来说,输出随着被调量增高而增高,降低而降低的作用,叫做正作用。
负作用:
还是这个水池,我们把出水量固定不变,而依靠调节进水量来调节水池水位。
那么如果水池水位增高,就需要关小进水量。
对于PID调节器来说,输出随着被调量的增高而降低的作用叫做负作用。
动态偏差:
在调节过程中,被调量和设定值之间的偏差随时改变,任意时刻两者之间的偏差叫做动态偏差。
简称动差。
静态偏差:
调解趋于稳定之后,被调量和设定值之间还存在的偏差叫做静态偏差。
简称静差。
回调:
调节器调节作用显现,使得被调量开始由上升变为下降,或者由下降变为上升。
2-2P---比例作用趋势图的特征分析
前面说过,所谓的P,就是比例作用,就是把调节器的输入偏差乘以一个系数,作为调节器的输出。
一般来说,设定值不会经常改变,那就是说:
当设定值不变的时候,调节器的输出只与被调量的波动有关。
那么我们可以基本上得出如下一个概念性公式:
输出波动=被调量波动*比例增益
注意,这只是一个概念性公式,而不是真正的计算公式。
咱们弄个概念性公式的目的在于:
像你我这样的聪明人,不屑于把精力用在考证那些繁琐的公式上面,我们关注什么呢?
我们关注的是公式内部的深层含义。
呵呵。
我们就来努力挖掘它的深层含义。
通过概念性公式,我们可以得到如下结论,对于一个单回路调节系统,单纯的比例作用下:
输出的波形与被调量的波形完全相似。
纯比例作用的曲线判断其实就这么一个标准。
一句话简述:
被调量变化多少,输出乘以比例系数的积就变化多少。
为了让大家更深刻理解这个标准,咱们弄几个输出曲线和被调量曲线的推论:
1、对于正作用的调节系统,顶点、谷底均发生在同一时刻。
2、对于正作用的调节系统,被调量的曲线上升,输出曲线就上升;被调量曲线下降,输出曲线就下降。
两者趋势完全一样。
3、对于负作用的调节系统,被调量曲线和输出曲线相对。
4、波动周期完全一致。
5、只要被调量变化,输出就变化;被调量不变化,不管静态偏差有多大,输出也不会变化。
上面5条推论很重要,请大家牢牢记住。
记住不记住其实没有关系,只要你能把它溶化在你的思想里也行。
那我出个思考题:
1、被调量回调的时候,输出必然回调么?
2、被调量不动,设定值改变,输出怎么办?
3、存在单纯的比例调节系统么?
4、纯比例调节系统会消除静差么?
第一条回答:
是。
第二条回答:
相当于被调量朝相反方向改变。
你想啊,调节器的输出等于输入偏差乘以一个系数,设定值改变就相当于设定值不变被调量突变。
对吧?
第三条回答:
是。
在电脑出现之前,还没有DCS,也没有集中控制系统。
为了节省空间和金钱,对于一些最简单的有自平衡能力的调节系统,比如水池水位,就用一个单纯的比例调节系统完成调节。
第四条回答:
否。
单纯的比例调节系统可以让系统稳定,可是他没有办法消除静态偏差。
那么怎么才能消除静态偏差呢?
依靠积分调节作用。
2-3I——纯积分作用趋势图的特征分析
I就是积分作用。
一句话简述:
如果调节器的输如偏差不等于零,就让调节器的输出按照一定的速度一直朝一个方向累加下去。
积分相当于一个斜率发生器。
启动这个发生器的前提是调节器的输如偏差不等于零,斜率的大小与两个参数有关:
输入偏差的大小、积分时间。
在许多调节系统中,规定单纯的比例作用是不存在的。
它必须要和比例作用配合在一起使用才有意义。
我不知道是不是所有的系统都有这么一个规定,之所以说是个规定,是因为,从原理上讲,纯积分作用可以存在,但是很可能没有实用意义。
这里不作过分的空想和假设。
为了分析方便,咱们把积分作用剥离开来,对其作单纯的分析。
那么单纯积分作用的特性总结如下:
1、输出的升降与被调量的升降无关,与输入偏差的正负有关。
2、输出的升降与被调量的大小无关。
3、输出的斜率与被调量的大小有关。
4、被调量不管怎么变化,输出始终不会出现节跃扰动。
5、被调量达到顶点的时候,输出的变化趋势不变,速率开始减缓。
6、输出曲线达到顶点的时候,必然是输入偏差等于零的时候。
看到了么?
纯积分作用的性质很特别。
你能根据一个被调量波动波形,画出输出波形么?
如果你能画正确,那说明你真正掌握了。
一般来说,积分作用容易被初学者重视,重视是对的,因为它可以消除静态偏差。
可是重视过头了,就会形成积分干扰。
先不说怎么判断,能认识图形是最重要的。
2-4D——纯微分作用趋势图的特征分析
D就是微分作用。
单纯的微分作用是不存在的。
同积分作用一样,我们之所以要把微分作用单独隔离开来讲,就是为了理解的方便。
一句话简述:
被调量不动,输出不动;被调量一动,输出马上跳。
根据微分作用的特点,咱们可以得出如下曲线的推论:
1、微分作用与被调量的大小无关,与被调量的变化速率有关;
2、与被调量的正负无关,与被调量的变化趋势有关;
3、如果被调量有一个,就相当于输入变化的速度无穷大,那么输出会直接到最小或者最大;
4、微分参数有的是一个,用微分时间表示。
有的分为两个:
微分增益和微分时间。
微分增益表示输出波动的幅度,搏动后还要输出回归,微分时间表示回归的快慢。
见图三,KD是微分增益,TD是微分时间。
5、由第4条得出推论:
波动调节之后,输出还会自动拐回头。
都说微分作用能够超前调节。
可是微分作用到底是怎样超前调节的?
一些人会忽略这个问题。
合理搭配微分增益和微分时间,会起到让你起初意想不到的效果。
比例积分微分三个作用各有各的特点。
这个必须要区分清楚。
温习一下:
比例作用:
输出与输入曲线相似。
积分作用:
输入有偏差输出才变化。
微分作用:
输入有抖动输出才变化,且会猛变化。
2-5比例积分作用的特征曲线分析
彻底搞清楚PID的特征曲线分析后,我们再把PID组合起来进行分析。
大家作了这么久的枯燥分析,越来越接近实质性的分析了。
比例积分作用,就是在被调量波动的时候,纯比例和纯积分作用的叠加,简单的叠加。
普通的维护工程师最容易犯的毛病,就是难以区分波动曲线中,哪些因素是比例作用造成的,哪些因素是积分作用造成的。
要练就辨别的功夫,咱还是要费些枯燥的时间,辨认些图吧。
友情提示:
这么枯燥的看图说话,可能是最后一个了。
胜利在望啊朋友们。
只要比例作用不是无穷大,或是积分作用不为零,从t2时刻开始,总要有一段时间是积分作用强于比例作用,使得Tout继续升高。
然后持平(t3时刻),然后降低。
在被调量升到顶峰的t5时刻,同理,比例作用使Tout也达到顶点(负向),而积分作用使得最终Tout的顶点向后延时(t6时刻)。
从上面的分析可以看出:
判断t6时刻的先后,或者说t6距离t5的时间,是判断积分作用强弱的标准。
一般来说,积分作用往往被初学者过度重视。
因为积分作用造成的超调往往被误读为比例作用的不当。
而对于一个很有经验的整定高手来说,在一些特殊情况况下,积分作用往往又被过度漠视。
因为按照常理,有经验的人往往充分理解积分作用对静态偏差的作用,可是对于积分作用特殊情况下的灵活运用,却反而不容易变通。
2-6整定参数的几个原则
我们首先要把复杂的问题简单化,简单化有利于思路清晰。
那么怎样孤立简化呢?
1、把串级调节系统孤立成两个单回路。
把主、副调隔离开来,让一个参数迟钝,观察另一个参数。
这个参数确定后,再设置剩下一个;
2、把相互耦合的系统解耦为几个独立的系统,在稳态下,进行参数判断。
让各个系统之间互不干扰,然后再考虑耦合;
3、把P、I、D隔离开来。
先去掉积分、微分作用,让系统变为纯比例调节方式。
然后再考虑积分,然后再考虑微分。
在学习观察曲线的时候,要学会把问题简单化,孤立看待系统;在分析问题的时候,要既能够全面看待问题,也能够孤立逐个分析。
咱们下面讨论如何整定参数的时候,也是先要把参数孤立起来看待的。
2-8整定比例带
整定参数要根据上面提到的孤立分析的原则,先把系统设置为纯比例作用。
也就是说积分时间无穷大,微分增益为0。
最传统、原始的提法是比例带。
比例带是输入偏差和输出数值相除的差。
比例带越大,比例作用越弱。
据说美国人喜欢直来直去,他们提出一个比例增益的概念,就是说比例作用越强,比例增益也就越大。
具体的做法就是比例增益等于比例带的倒数。
整定比例作用比较笨的办法,逐渐加大比例作用,一直到系统发生等幅震荡,然后在这个基础上适当减小比例作用即可,或者把比例增益乘以0.6~0.8。
不过上述方法是有一点点风险的。
有的系统不允许设定值偏差大,初学者要想明显地看出来什么是等幅震荡,就有可能威胁系统安全。
并且,在比例作用比较弱的时候,波动曲线往往也是震荡着的,有人甚至会把极弱参数下的波动当成了震荡,结果是系统始终难以稳定。
那么到底怎么判断震荡呢?
一般来说,对于一个简单的单回路调节系统,比例作用很强的时候,振荡周期是很有规律的,基本上呈正弦波形状。
而极弱参数下的波动也有一定的周期,但是在一个波动周期内,往往参杂了几个小波峰。
根据这个我们几乎大致可以判断比例作用了。
注意我的用词,“几乎大致”。
是的,仅仅这样我们也不能完全确定比例作用一定是强是弱。
有的系统也不允许我们这样折腾。
还有没有办法?
2-9整定积分时间
前面咱们已经说过,积分作用最容易被人误解。
一个初学者往往过分注重积分作用,一个整定好手往往又漠视积分作用。
咱们先对初学者说怎么认识积分作用。
对于主调来说,主调的目的就是为了消除静态偏差。
如果能够消除静态偏差,积分作用就可以尽量的小。
在整定比例作用的时候,积分作用先取消。
比例作用整定好的时候,就需要逐渐加强积分作用,直到消除静差为止。
我们需要注意的是:
一般情况下,如果比例参数设置不合理,那么静差也往往难以消除。
在没有设置好比例作用的时候,初学者往往以为是积分作用不够强,就一再加强比例作用,结果造成了积分的干扰。
一个推理:
积分作用和比例作用是相对的。
当比例作用强的时候,积分也可以随之增强;比例作用弱的时候,积分也必须随之下调。
积分作用只是辅助比例作用进行调节,它仅仅是为了消除静态偏差。
2-10整定微分作用
微分作用比较容易判断,那就是PID输出“毛刺”过多。
一般来说,微分作用包含两个参数:
微分增益和微分时间。
实际微分环节在前面已经说过。
图4就是实际应用中的微分环节。
其实理想的微分环节并不是这样的。
当阶跃扰动来临的时候,理想微分环节带来的调节输出是无穷大的。
微分为什么具有超前调节作用?
1、波动来临时,不管波动的幅度有多大,只要波动的速度够大,调节器就会令输出大幅度调整。
也就是说,波动即将来临的时候,波动的征兆就是被调量的曲线开始上升。
对于比例和积分作用来说,开始上升不意味着大幅度调节;对于微分作用来说,开始上升就意味着调节进行了,因为“开始”的时候,如果速度上去了,输出就可以有一个大幅度的调整。
这是超前调节的作用之一。
见图6的T8时刻。
2、波动结束后,如果调节器调节合理,一般被调量经过一个静止期后,还会稍微回调一点。
在被调量处于静止期间,因为微分时间的作用,不等被调量回调,调节器首先回调。
这是微分的超前作用之二。
见图6的T7时刻。
在微分增益增大的时候,一定要考虑到微分时间的调整。
否则调节曲线上会有很多毛刺。
毛刺直接影响到执行机构的频繁动作,一般来说,它是有害的。
有的系统把微分作用分出调节器以外。
比如火电厂主汽温度控制,许多厂家用了“微分导前调节”。
所谓的“微分导前”,就是把微分分出调节器,专门对温度前馈量进行微分运算,然后把运算的结果叠加到PID的输出,去控制执行机构。
2-11比例积分微分综合整
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