PID控制器参数优缺点

PID控制器简介

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PID控制器是非常经典的一种控制算法,是不需要知道系统的模型,仅仅根据期望与现状的偏差调节,使之能够到达期望的一种线性控制器。
 
优点:使用简单,灵活,调节方便。
由于不需要知道系统的模型,仅仅根据反馈量进行调节,新手能够很好地上手。根据反馈量的不同,可以设计出不同的PID控制器,控制的也是反馈量,也就是偏差,使之偏差为零,这个反馈,可以是速度,可以是位置等。调节参数也是只有三个,调节起来还算简单。
 
缺点:调节精度不高,不够精准
由于PID控制器是线性控制器,而现实中,大多是非线性的。用线性近似非线性,精度会有所下降。
 
PID的三个参数
P参数的优缺点
优点:加快调节速度,使之更快到达期望位置,存在静态误差(也就是永远不能达到期望目标,总是差一个值)
 
缺点:P值增大的时候,曲线震荡幅度增大,震荡更加频繁,增大超调量,系统不够稳定。
 
D参数的优缺点
优点:减少调节时间,使之更快到达期望位置,减少超调量。
 
缺点:容易受到干扰,当受到干扰时,D值越大,曲线系统越不稳定。
 
I参数的优缺点
优点:减少静态误差,使曲线达到期望目标
 
缺点:增加调节时间,增大超调量。
 
三个参数总结
这三个参数各有优缺点,对于不同的系统可以根据系统的特征使用不同的参数组合,PD,PI,PID。
 
例如:
对于干扰比较强的系统,不使用D参数比较好。
对于系统响应速度没有很高要求,适用PI控制比较好。
速度控制使用:PI控制
转向控制使用:PD控制
 
这些只是经验,可能与实际不符,需要根据实际情况选择和根据实际试错。
 
周期
采样周期
采样周期是读取信息耗费的时间。比如读取传感器值所需要的时间。
 
采样周期的确定
综合考虑的因素:
 
变化频率
 
变化频率越高的控制对象,采样周期应相应缩短,以实现更好地控制。
 
采样周期缩短,系统的抗干扰能力也会得到增强。
 
采样周期太小,积分和微分的调节作用会削弱,因为采样时间过短,前后两次采样的误差反应不出来。
 
采样周期要与执行机构的动作惯性相适应。惯性大的,采样周期要适当缩短。
 
采样周期越短,计算的负荷也就越大。要在系统不影响其他控制回路的计算下,缩短采样周期。
 
一般来说,缩短采样周期,可以使控制性能得到改善,但是也会增加计算的负担。对于变化快速的对象,采样周期需要缩短。
 
控制周期
控制周期是经过计算,进行的一次的控制时间。比如PID控制器进行对系统进行一次偏差调节。系统的控制周期一般越短越好,越短也就以意味着计算的负担也就越重。
 
一般来说,采样周期<=控制周期。不然会出现下面情况,变化已经出现了,需要控制了,而控制时间还未到,造成控制的延后。
 
采样周期和控制周期需要综合考虑。