PID控制的原理是什么？

2016-12-22 18:37分类：PLC自学教材阅读：

　下面以图6-1所示的恒压供水系统为例来说明PID控制的原理。

    电动机驱动水泵将水抽入水池，水池中的水除了经出水口提供用水外，还经阀门送到压力传感器，传感器将水压大小转换成相应的电信号X_f，反馈到比较器与给定信号X_i进行比较，得到偏差信号△X(△X =X_i-X_f)。
    若△X <O，表明水压大于给定值，偏差信号经PID运算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率下降，电动机转速变慢，水泵抽水量减少，水压下降。
    若△X =0，表明水压等于给定值，偏差信号经PID支算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率不变，电动机转速不变，水泵抽水量不变，水压不变。
    若△X >0，表现水压小于给定值，偏差信号经PID运算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率上升，电动机转速加快，水泵抽水量增多，水压增大。
    由于控制回路的滞后性，水压值总会与给定值有偏差。例如，当用水量增多、水压下降时，△X >0，从压力传感器检测到水压下降到控制电动机转速加快、捉高抽水量，从而恢复水压，这个过程需要一段时间。通过提高电动机的转速来恢复水压后，系统又要将电动机的转速调回正常值，这也需要一段时间。在这段回调时间内，水泵抽水量会增多，导致水压又增大，又需进行回调。这样的结果会使水池的水压在给定值上下波动（振荡），即水压不稳定。
    采用PID运算可以有效地减小控制环路滞后和过调问题（无法彻底清除）。PID运算包括P运算、I运算和D运算。P（比例）运算是将偏差信号△X按比例放大，以提高控制的灵敏度；I（积分）运算是对偏差信号进行积分运算，清除由P运算比例引起的误差，从而提高控制精度，但积分运算使控制具有滞后性；D（微分）运算是对偏差信号进行微分运算，使控制具有超前性和预测性。

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