《ID控制基本原理》PPT课件

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1、PID控制原理盾安机电本部工厂技术部　沈智广2010/06PID控制技术PID控制入门（引子）PID控制原理PID控制在盾安机电标准应用实例PID控制参数整定方法PID控制小结PID控制入门（引子）PID控制入门（引子）PID指Proportion-Integral-Differential，中文是比例-积分-微分。PID控制器是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。PID控制入门（引子）对组合机恒温控制系统-表冷阀开度控制：1、控制驱动单元-表冷阀-作为输入信号；2、被控对象--出风温度-作为输出反馈P

2、ID控制入门（引子）所谓“误差”就是目标值与实际值的差值。比如你希望目标出风温度为15℃而实际出风温度13℃，则误差:2℃。该误差值送到PID控制器，作为PID控制器的输入。PID控制器的输出为：误差乘比例系数Kp+Ki*误差积分+Kd*误差微分。上式为三项求和即为PID运算结果，经PLC转换后送入表冷阀驱动器，PID就会对表冷阀作调整，直到误差=0。PID控制原理6.1PID控制及作用PID调节器是一种线性调节器，这种调节器是将设定值r（t）与输出值c（t）进行比较构成控制偏差e（t）＝r（t）－c（t）将其按比例、积分、微

3、分运算后，并通过线性组合构成控制量，如图所示，所以简称为P（比例）、I（积分）、D（微分）调节器。模拟PID调节器控制系统框图PID控制原理6.1.1比例调节器1.比例调节器的表达式2.比例调节器的响应比例调节器对于偏差阶跃变化的时间响应如图所示。比例调节器对于偏差e是即时反应的，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用使被控量朝着偏差减小的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数Kp的大小。3.比例调节器的特点简单、快速，有静差。P调节器的阶跃时间响应Kp——比例系数；u0——是控制量的基准，也就是e＝0时的一种控制作用PID控制

4、原理6.1.2比例积分调节器1.比例积分调节器的表达式2.比例调节器的响应PI调节器对于偏差的阶跃响应如图所示。可看出除按比例变化的成分外，还带有累计的成分。只要偏差e不为零，它将通过累计作用影响控制量u，并减小偏差，直至偏差为零，控制作用不再变化，使系统达到稳态。PI调节器的阶跃响应TI——积分时间常数PID控制原理6.1.3比例积分微分调节器（PID）1.比例积分微分调节器（PID）表达式2.比例积分微分调节器（PID）的响应理想的PID调节器对偏差阶跃变化的响应如图所示。它在偏差e阶跃变化的瞬间t＝t0处有一冲击式瞬时响

5、应，这是由附加的微分环节引起的。3.微分环节的作用其控制规律为TD——微分时间（6-3）PID控制原理P控制器的选择：它适用于控制通道滞后较小，负荷变化不大，允许被控量在一定范围内变化的系统。盾安机电(工业冷水机组冷却水流量控制系统）；PID控制原理PI控制器的选择：它适用于控制通道有一定滞后，负荷变化不大，被控量不允许有静差的控制系统；PID控制原理PID控制器的选择：它适用于负荷变化大，容量滞后较大，控制质量要求又很高的控制系统，比如恒温恒湿控制系统。PID控制在盾安机电标准应用实例末端恒湿控制系统流程图PID控制在盾安机

6、电标准应用实例以siemensPLC为例。假设目标出风温度为15℃而实际出风温度13℃，应误差为2，将目标值、实际值、P值、I值、D值输入至PLCPID运算指令，经PID自动运算后，得出运算结果，将此结果转化为0-10V的电压信号输入至表冷阀或加热阀执行器即可。PLC运行结果为0.0--1.0之间的实数，0--0.5对应表冷阀开度100%--0%；0.5--1.0对应加热阀开度0%--100%PID控制在盾安机电标准应用实例假设仅设定P值，I值和D值设定为0，若误差恒定，则PID运算结果是恒定的，因此表冷阀开度也是恒定的，此开

7、度可能太大也可能太小。若表冷阀开度过大，则出风温度会不断下降，PID运算后减小输出值，从而减小表冷阀开度；若表冷阀开度过小，则出风温度会不断上升，PID运算后增大输出值，从而加大表冷阀开度；PID控制在盾安机电标准应用实例P值控制温度曲线图（无I值、D值控制）PID控制在盾安机电标准应用实例比例调节的特点：1、调节作用快，系统一出现偏差，调节器立即将偏差放大K倍输出；2、系统存在余差。P越小，过渡过程越平稳，但静差越大；P增大，静差将减小，但是不能完全消除静差，只能起到粗调作用，但是P过大，过渡过程易振荡，P太大时，就可能出现

8、发散振荡。PID控制在盾安机电标准应用实例通过上述比例调节，可使出风温度在某一范围内正弦曲线波动，但无法恒定。原因是温度响应滞后，引起超调，因此需加入积分项调节。PID控制在盾安机电标准应用实例在比例调节的基础上增加积分调节，即设定P值和I值，D值仍设定为0，即使误差恒定，P