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  • 經典PID調節器的缺陷使調節器調節質量不好

    2019/8/5 0:53:23 人評論 次瀏覽 分類:二次儀表  文章地址:http://www.ducepos.com/tech/1765.html

    百度一下"PID調節器"或"PID",大家會看到海量PID調節器產品信息和PID技術文章,似乎PID調節器僅僅是一種簡單的儀表,可信手拈來,而事實卻是這樣的:PID控制質量好的PID調節器基本是洋品牌的天下,國產精品也就幾個品牌,這是因為PID調節器調節質量好壞PID控制算法起決定性作用。

    目前國內有不少科研技術工作者在從事PID控制算法的研究和應用,從海量的技術論文就可以體現,但真正能將這些講究成果實現工業產品化的卻不多,究其原因就是用戶希望能有一臺PID調節器能通用于各種工況,而且要兼顧操作簡單、性能可靠、控制效果好、成本低廉的要求,這些學術領域的成果離實際應用還有好一段路要走。

    目前國內絕大多數PID調節器廠家產品的PID控制算法均為經典PID控制算法,盡管調節器產品文案宣傳該產品"無超調、無欠調",客觀說:經典PID調節器的缺陷使采用經典PID控制算法的調節器很難做到 “無超調、無欠調”。具體原因如下:
    昌暉人工智能調節器YR-GAD系列
    1、盡管經典PID的穩定余度不小,但是具有好的動態品質的余度不大,閉環動態品質對PID增益的變化很敏感,所以當被控對象處于經常變化的環境中時,需要根據環境的變化來調整PID增益。簡單說,經典PID在工況變化大的場合使用需要經常整定PID參數。
     
    2、經典PID調節器的精髓就是"以誤差反饋來消除誤差",但是這種直接取目標與實際行為之間的誤差并不完全合理,因為系統輸出存在一定的慣性,不可能發生跳變,而目標值是系統外部給定的,可以跳變,直接采用它們之間的誤差來消除誤差,就意味著讓不可能跳變的量來跟蹤可以跳變的量,這顯然是不盡合理的。這種“直接取目標與實際行為之間的誤差來消除誤差”的方式常常會造成初始控制力太大而使系統行為出現超調,這也是PID控制在閉環系統中產生"快速性"和"超調"之間矛盾的主要原因。
     
    3、經典PID控制中的D表示微分,但是過去由于沒有提取微分信號的合理辦法和合適裝置(即沒有合適的微分器),常常只用PI控制,這就限制了PID的控制能力。目前人工智能調節器、模糊PID調節器控制效果就很好,這是因為調節器融入了微分先行、自學習、抗積分飽和、參數自整定等先進技術。
     
    4、經典PID控制是誤差的現在(P)、過去(I)和將來(D)的加權組合(即線性組合),這種組合方式不一定是最合適的組合方式,可以在非線性范圍內尋求更合適、更有效率的組合方式。

    5、經典PID控制中的積分環節,對抑制常值擾動的效果顯著,但是無擾動時,積分環節使得系統的動態特性變差(閉環系統的反應遲鈍、容易產生震蕩和積分飽和的副作用),而對于隨時間變化的擾動,積分環節的抑制能力又不顯著。
     
    6、經典PID控制算法用于調節器生產,成本最低。很多生產廠家沒有技術實力和資金支持先進控制算法的研究和實踐檢驗,企業外部面臨低價格競爭的市場壓力,從而導致國產好用、適應面廣而價格適中的調節器很少。

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