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标题: 两种通俗的PID解释（转载） [打印本页]

作者: erroryhy 时间: 2011-5-5 20:43
标题: 两种通俗的PID解释（转载）
解释一：

控制模型：你控制一个人让他以PID控制的方式走110步后停下。
（1）P比例控制，就是让他走110步，他按照一定的步伐走到一百零几步（如108步）或100多步（如112步）就停了。
说明：
P比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。

（2）PI积分控制，就是他按照一定的步伐走到112步然后回头接着走，走到108步位置时，然后又回头向110步位置走。在110步位置处来回晃几次，最后停在110步的位置。
说明：
在积分I控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

（3）PD微分控制，就是他按照一定的步伐走到一百零几步后，再慢慢地向110步的位置靠近，如果最后能精确停在110步的位置，就是无静差控制；如果停在110步附近（如109步或111步位置），就是有静差控制。
说明：
在微分控制D中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例P”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势。这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例P+微分D（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

解释二：

　　小明接到这样一个任务：有一个水缸有点漏水(而且漏水的速度还不一定固定不变)，要求水面高度维持在某个位置，一旦发现水面高度低于要求位置，就要往水缸里加水。小明接到任务后就一直守在水缸旁边，时间长就觉得无聊，就跑到房里看小说了，每30分钟来检查一次水面高度。水漏得太快，每次小明来检查时，水都快漏完了，离要求的高度相差很远，小明改为每3分钟来检查一次，结果每次来水都没怎么漏，不需要加水，来得太频繁做的是无用功。几次试验后，确定每10分钟来检查一次。这个检查时间就称为采样周期。
　　开始小明用瓢加水，水龙头离水缸有十几米的距离，经常要跑好几趟才加够水，于是小明又改为用桶加，一加就是一桶，跑的次数少了，加水的速度也快了，但好几次将缸给加溢出了，不小心弄湿了几次鞋，小明又动脑筋，我不用瓢也不用桶，老子用盆，几次下来，发现刚刚好，不用跑太多次，也不会让水溢出。这个加水工具的大小就称为比例系数。
　　小明又发现水虽然不会加过量溢出了，有时会高过要求位置比较多，还是有打湿鞋的危险。他又想了个办法，在水缸上装一个漏斗，每次加水不直接倒进水缸，而是倒进漏斗让它慢慢加。这样溢出的问题解决了，但加水的速度又慢了，有时还赶不上漏水的速度。于是他试着变换不同大小口径的漏斗来控制加水的速度，最后终于找到了满意的漏斗。漏斗的时间就称为积分时间。
　　小明终于喘了一口，但任务的要求突然严了，水位控制的及时性要求大大提高，一旦水位过低，必须立即将水加到要求位置，而且不能高出太多，否则不给工钱。小明又为难了！于是他又开努脑筋，终于让它想到一个办法，常放一盆备用水在旁边，一发现水位低了，不经过漏斗就是一盆水下去，这样及时性是保证了，但水位有时会高多了。他又在要求水面位置上面一点将水缸要求的水平面处凿一孔，再接一根管子到下面的备用桶里这样多出的水会从上面的孔里漏出来。这个水漏出的快慢就称为微分时间。看到几个问采样周期的帖子，临时想了这么个故事。微分的比喻一点牵强，不过能帮助理解就行了，呵呵，入门级的，如能帮助新手理解下PID，于愿足矣。故事中小明的试验是一步步独立做，但实际加水工具、漏斗口径、溢水孔的大小同时都会影响加水的速度，水位超调量的大小，做了后面的实验后，往往还要修改改前面实验的结果。

作者: 纪园园 时间: 2011-5-8 10:16

作者: 纪园园 时间: 2011-5-8 10:41

作者: wenxijun1010 时间: 2011-5-8 13:02
好啊！学习了。

作者: Jarylove 时间: 2011-5-13 19:42
讲的很明了

作者: 1091424 时间: 2011-5-16 00:12
讲得好

作者: erroryhy 时间: 2011-5-17 21:53
回复 2# 纪园园

作者: erroryhy 时间: 2011-5-17 21:53
回复 4# wenxijun1010

作者: erroryhy 时间: 2011-5-17 21:54
回复 5# Jarylove

一个学长写的，呵呵

作者: erroryhy 时间: 2011-5-17 21:54
回复 6# 1091424

一个学长写的~呵呵

作者: justbeatit 时间: 2011-5-18 15:23
给力！！！

作者: 张诺儿 时间: 2011-5-21 16:28
喜欢喜欢！！

作者: zqcwxd 时间: 2011-5-30 18:18
通俗易懂，好！

作者: lcd120304 时间: 2011-6-16 11:11
不错啊,学习了

作者: 卡西诺 时间: 2011-6-16 15:37
超级玛丽

作者: zzy123 时间: 2011-6-18 20:48
不错

作者: 赛车新手 时间: 2011-6-18 21:30
调两次很容易就理解了。。。。。车上用的这么简单还不好理解吗？自己大概都能琢磨透

作者: 200802030103 时间: 2011-6-20 16:41
通俗易懂

作者: th152210 时间: 2011-6-30 10:54
学习

作者: yangmao0103 时间: 2011-7-10 10:19

作者: 873720747 时间: 2011-7-11 21:37
good

作者: txl12345678 时间: 2011-7-22 10:56
抽象问题简单化了，好！

作者: lightface2010 时间: 2011-9-23 16:11
不错！

作者: lightface2010 时间: 2011-9-23 16:11
够简单

作者: 498187875 时间: 2011-9-23 19:56

作者: a959845298 时间: 2011-10-2 20:34
aa

作者: 海驹 时间: 2011-10-5 10:41
不是高手就是牛人

作者: KAI990610 时间: 2011-10-25 16:35
讲的很明了

作者: 川仔 时间: 2011-10-26 19:25
mingbai

作者: guohel 时间: 2011-10-30 16:41
神贴。。。通俗而不低俗

作者: mengfick 时间: 2011-11-21 22:07
厉害

作者: 彭彭3611 时间: 2011-11-27 19:45
谢谢楼主

作者: paltan 时间: 2012-2-28 16:40
很形象

作者: luxy_lzu 时间: 2012-2-28 21:12
很形象

作者: guang09080908 时间: 2012-3-2 23:17
amzaing!!!!

作者: 乐逍遥a 时间: 2012-3-12 16:50
必须顶

作者: ZYR 时间: 2012-3-14 19:54
不错啊。。

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