过程控制器- P, PI和PID
比例，积分和导数过程控制器。
基本控制器
应用程序的基本控制器可以可视化为
控制器由以下部分组成
- 一种带有测量过程状态的适当仪器的测量装置，如温度变送器、压力变送器或类似仪器
- 用于设置所需值的输入设定点设备
- 一种比较器，用于将测量值与设定值进行比较，计算两者之间的差值或误差
- 一种控制单元，用于计算输出幅度和方向，以补偿与期望值的偏差
- 一种将控制器的输出转换为物理动作的输出装置，如控制阀、电机或类似的装置
控制器原理
控制单元一般是建立在控制原理上的
- 比例控制器
- 积分控制器
- 微分控制器
比例控制器(p型控制器)
最常用的控制器之一是比例控制器(P-Controller)，它产生与设定点与测量过程值之间的偏差成比例的输出动作。
OP= - kP呃(1）
在哪里
OP输出比例控制器
公斤ydF4y2BaP=比例获得或控制器的动作因子
呃=设定值与测量值之间的误差或偏差
的获得或者行动因素——公斤ydF4y2BaP
- 的值对输出的影响公斤ydF4y2BaP
- 决定系统的响应速度。如果该值太大，系统将处于振荡和/或变得不稳定的危险中。如果数值太小，系统误差或与设定值的偏差会很大
- 只有在非常小的变化时才能被认为是线性的吗
的增益公斤ydF4y2BaP可以表示为
公斤ydF4y2BaP= 100 / p(1 b)
在哪里
P比例带
比例带P,表达必要的值100％控制器输出。如果P= 0，增益或作用因子公斤ydF4y2BaP将∞-控制动作为开/关．
注意!比例控制器将具有减少上升时间的效果，并将减少，但永远不会消除稳态误差。
积分控制器(I-Controller)
在积分作用下，控制器输出与误差出现的时间成正比。积分动作消除偏移。
O我= - k我Σ(Er dt)（2）
在哪里
O我输出积分控制器
公斤ydF4y2Ba我=集成获得或控制器的动作因子
dt时间样本
积分控制器产生与设定点与测量值之间的汇总偏差成比例的输出并进行积分获得或者行动因素。
积分控制器一开始反应较慢，但经过很长一段时间后，它们往往会消除错误。
积分控制器消除稳态误差，但可能使瞬态响应变差。控制器可能不稳定。
整体式调节器也可能在停机和启动期间出现问题积分饱和或清盘的效果。具有超时偏差的积分调节器(通常在工厂关闭期间)将输出总结为+/- 100%。在启动期间，输出被设置为100%m，这可能是灾难性的。
导数控制器(D-Controller)
在导数作用下，控制器输出与测量或误差的变化率成正比。控制器输出由偏差或误差随时间的变化率计算。
OD= - kDdEr / dt（3）
在哪里
OD=输出导数控制器
公斤ydF4y2BaD= '获得或控制器的动作因子
dEr=偏差随时间变化样本dt
dt时间样本
导数或微分控制器从来不单独使用。当系统发生突然变化时，导数控制器对输出进行快速补偿。控制器的长期影响允许巨大的稳态误差。
导数控制器一般具有提高系统稳定性、减小超调量和改善瞬态响应的作用。
比例、积分、导数控制器(PID-Controller)
各个比例、积分和导数控制器的功能相互补充。如果它们结合在一起，就有可能使系统对变化做出快速响应(导数)，跟踪所需位置(比例)，并减少稳态误差(积分)。
请注意，这些相关性可能并不完全准确，因为P、I和D是相互依赖的。改变其中一个变量可以改变其他两个变量的影响。
| 控制器响应 | 上升时间 | 过度 | 沉淀时间 | 稳态误差 |
|---|---|---|---|---|
| P | 减少 | 增加 | 小变化 | 减少 |
| 我 | 减少 | 增加 | 增加 | 消除 |
| D | 小变化 | 减少 | 减少 | 小变化 |