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位置式PID控制与增量式PID控制的比较  

2016-04-27 20:19:37|  分类: 飞控 |  标签: |举报 |字号 订阅

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http://blog.sina.com.cn/s/blog_408540af0100b17n.html

下面根据我的理解比较一下位置式PID与增量式PID控制。

首先看表达式,这里采用离散形式。

位置式PID控制:

增量式PID控制:

从表达式我们可以得出以下结论:

(1)位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关,用到了误差的累加值;而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关,因此位置式PID控制的累积误差相对更大;

(2)增量式PID控制输出的是控制量增量,并无积分作用,因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象,如步进电机等,而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象,如电液伺服阀。

(3)由于增量式PID输出的是控制量增量,如果计算机出现故障,误动作影响较小,而执行机构本身有记忆功能,可仍保持原位,不会严重影响系统的工作,而位置式的输出直接对应对象的输出,因此对系统影响较大。



PID控制概述

 
http://blog.sina.com.cn/s/blog_408540af0100arrf.html

 PID控制是目前工程上应用最广的一种控制方法,它的优点在于结构简单,且不依赖被控对象模型,控制所需的信息量也很少,因而非常易于工程实现,同时通过参数的调整也可获得较好的控制效果。

    PID控制是将误差信号的比例(P)、积分(I)和微分通过线性组合构成控制量,故称之为PID控制。因此,在使用中只需要设定三个参数即可。在很多情况,往往不一定需要三个单元,但是比例单元是必不可少的。

    PID控制器设计的难点在于参数整定。但是实际上很多情况下我们可以直接根据系统的时域响应来调整比例、微分和积分三个环节的参数,当然这就需要了解这三个环节对时域响应的有什么样的影响。

    (1)比例环节:直接将误差信号放大或缩小,因此将比例环节参数增大可以提高响应速度并且减小稳态误差,但是,快速性和稳定性总是一对矛盾,也就是在增大比例系数的同时,系统的稳定性逐渐减低,系统将会出现超调、振荡,甚至发散,因此合适的比例增益是在快速性和稳定性之间进行折中。

     (2)积分环节:从积分的定义可知,该环节是将误差不断进行累积,可实现消除稳态误差。增益越大,积分作用越强,稳态误差消除也越快,但是带来的问题是容易产生积分饱和现象,带来大的超调并延缓了系统进入稳态的速度,因此这又是一个矛盾。

    (3)微分环节:该环节或取的是误差的微分信息,根据微分的定义,我们可以知道,这是一个超前环节,也就是说该信号提前告诉我们控制量是该减还是该增,避免造成超调、振荡,因此增大该环节增益有助于提高系统的稳定性,避免振荡,但是对快速性却产生了负作用(快速性和稳定性总是一会矛盾体),因此必须合理选取。还有必须注意的是,微分环节对噪声信号将产生放大作用,因此在噪声较大的系统中慎用。

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