PIDがプログラムされていない比例、積分、微分短い、PID制御の難易度が、コントローラのチューニングのパラメータです。雇用者が理解するためにチューニングが正しくパラメータの物理的意味を理解するための鍵であり、PID制御原理は、手動で、炉の温度を制御することができます。高度な数学的知識を必要としないの記事を読みます。
1。比例制御
手動で非常に良い品質制御、PID制御、制御戦略の手動制御を得ることができ、電気炉の炉の温度を制御するために、経験豊富なオペレータは、多くの類似点があります。
ここでは比例制御とオペレーターのアイデアは、手動で電気炉の炉内温度を制御する方法を説明します。仮定する検出炉熱電対、デジタル温度表示器。制御処理では、オペレータが目炉を読み出し、炉温度が所定の値、得られた温度の誤差値と比較されます。次いで手動作電位、加熱の電流調整は、炉の温度は、所与の値の周りに維持しました。
安定した炉オペレータは、（我々はこの位置L呼ぶ）を与えられた粗い位置ポテンショメータの値を知っており、温度誤差値に従って調整した加熱電流のポテンショメータの回転角度を制御します。所定値未満の炉温度は、誤差が正の場合、増加した角度ポテンショメータ時計回りに基づいて、位置Lは、加熱電流を増加させます。炉の温度が所定値より大きい場合、誤差は、ポテンショメータ減少の反時計回りの回転角に基づいて、位置Lに、負であり、その差Lは位置誤差角に比例している作ります。制御戦略は、PIDコントローラ出力の比例部分を誤差に比例し、比例制御、すなわち、です。
様々な閉ループ遅延効果があります。例えば、角度調整ポテンショメータ後、より大きな時間遅延は、温度は、回転角度に対応する新たな定常状態の値まで増加しました。なぜなら、遅延因子の、ポテンショメータの調整角度が直ちに調整の効果を見ることができないので、閉ループ制御システムは、困難が伴うシステムの遅延作用に主に調整します。
比例制御のスケール係数が小さすぎると差分の回転角度調整ポテンショメータの位置Lがシステムのゆっくりと変化する出力の小さすぎて、不十分な規制された後、すなわち、必要な合計時間を調整することは長すぎます。スケール係数が大きすぎる場合、即ち、調整用ポテンショメータLの回転角度位置が大きすぎる異なる、調節可能な強度が強すぎる、遠すぎる調整し、さらに温度が変動し、その結果、それが前後に振動します。
応答システム、速い調整のスケールファクタを増加し、定常状態の誤差を減らすことができます。過剰なスケーリング係数が、オーバーシュート量があっても、システムが不安定に長くなるが、動的性能劣化は、閉ループ倍率が大きすぎると、発振周波数の調整時間を増加させるために増加すること。
単純な比例制御が完全にエラーを排除、ちょうど右の規制を確保することが困難です。
2。積分制御
PIDコントローラの積分は、図の誤差曲線を囲む座標軸の領域（図中の灰色部分）に相当します。PID制御ルーチンは、サイクル期間が行われたサンプリングと呼ばれ、定期的に行われます。図1のコンピュータ・プログラム。各矩形の面積を有する1近似と正確統合され、図は、サンプリング周期Tsです。
図の積分動作の1の模式図
積算値の元に基づいてPID演算毎に、現在の誤差に比例した分部EV（N）の値を増加させます。エラーが負の場合、インクリメンタル統合は負です。
手動調整温度は、誤差値の積分時間に応じて制御角に対応し、定期的にポテンショメータをトリミング、各調整角度増分は時間誤差に比例します。温度が設定誤差値が正であるよりも低い場合、積分項が大きくなり、加熱電流は徐々に増加し、積分項は減少し、逆もまた同様です。コントローラ積分動作の出力は常に変化しますので誤差が、ゼロでない限り。「一般的な方向」の積分調整は積分項がエラーを低減する効果を有し、正確です。システムが安定していないまで、温度制御に対応した所望の定常状態のコントローラの出力値に正確に等しい、エラーは常にゼロであり、差動部の部分の割合はゼロであり、それの一体部分では変化せず、及び位置角ポテンショメータシステムL. こうして積分部の役割は、定常状態エラーを排除し、制御の精度を向上させることである、積分動作は、一般的に必要とされます。
PIDコントローラ出力の積分部の積分に比例する誤差。積分項の分母の積分時間TIので、TIは積分動作より強く、より小さく、より高速な積分項の変化です。
3。PI制御
制御出力の積分項は、現在の累積誤差値と前の過去の誤差の値、積分動作自体ので、厳しいヒステリシス特性、システムの不利な安定性の値に比例します。積分項の係数は急速に積分動作自体がその負の影響を補正するために、あまりにも悪い設定は難しいされている場合。遅滞なく、比例項は、あればエラーが発生すると、比例部分はすぐに有効になります。したがって積分動作はめったに単独で使用していない、それは一般的に比例し、誘導体組成物のPIまたはPID制御器と組み合わせて使用されます。
PIおよびPIDコントローラは、応答が遅い簡単な整数の調整を避け、ダイナミック定常偏差との両方の単純な比例制御の欠点を克服し、悪い、それが広く使用されていました。
コントローラは、積分動作（例えばPI又はPID制御）がある場合、ステップ入力を統合定常偏差をなくすことができ、その後、スケーリング係数が小さくなるように調整することができます。
（即ち、積分時間が小さすぎる）、各角度トリムポテンショメータ値に対応するが大きすぎると、システムの出力の累積的効果の動的性能が低下する点が強すぎる場合、システムはさえないように、オーバーシュートが大きくなり、安定しました。積分動作（すなわち、積分時間が大きすぎる）が弱すぎるし、静的エラーを排除することは積分時間の値が緩やかにする必要があり、遅すぎます。
4。微分動作
誤差の変化率は、差分の絶対値が大きいほど、誤差変化速く、差動誤差です。誤差が大きく、差が正で、エラーは負の微分である、低減された場合。制御量のトレンド変化を反映コントローラ出力の差動差動誤差の比例部分、。
温度があまりにも速く上昇し、まだトレンドの温度変化に応じて、設定値に達していない熟練したオペレーターは、予感温度は、オーバーシュートを設定値を超えてしまうこと。このように、事前に加熱されたレギュレータ角度ポテンショメータは、電流を低減します。これは、兵士たちは、アカウントに弾丸の運動は、事前として一定量を必要とする時間を割いて、遠くから撮影動く標的に相当します。
図2のステップ応答曲線。
図2 C（∞）は、所望の値、誤差e（t）の制御された量のC（T）または定常状態値の制御量である= C（∞）、 - C（T）。量はその定常状態の値を超えたと非難されていない、図2、プロセスの立ち上がり段階を開始します。しかし、誤差e（t）が減少するので、差動部の差動コントローラ出力誤差が負である、コントローラ出力が予め与えられた制動効果に対応する、減少させる、量が妨げ荷電上昇するので、オーバーシュートを低減することができます。オーバーシュートが事前に制御動作を与えることができます前に、したがって、微分制御と予測が進んでいる機能には、まだ現れていません。
発振ループ制御システムを閉じて不安定であっても根本的な原因は、大きな遅れ係数です。エラー微分項は、トレンドの変化を予測することができますので、この「主要な」役割が遅れ要因の影響を打ち消すことができます。オーバーシュートを引き起こす可能性が適切な誘導体制御動作は、システムの安定性を低下させます。
効果が十分PI制御でない場合、制御対象の大きなヒステリシス特性のために、差動制御は、調整プロセスにおけるシステムの動特性を向上させるために、増加することが考えられます。微分時間が0に設定されている場合は、デリバティブ部分は動作しません。
差分時間と微分動作は、微分動作微分時間大きく、強く、強度に比例します。導出時間が大きすぎる場合は、エラーの急速な変化は、応答曲線は、「グリッチ。」であってもよいです
微分制御システムが干渉を抑制することができ、ノイズに敏感な干渉の欠点を低減することです。これは慣性差動部を増やすフィルタの一部である可能性があります。
5。サンプリング周期
PID制御ルーチンは、サイクル期間が行われたサンプリングと呼ばれ、定期的に行われます。サンプリング周期が小さいほど、サンプル値アナログ変化を反映することができます。しかし、操作が小さすぎると、ほとんど変化の二つの隣接するサンプル間の差をCPUの負荷を増大させることが小さすぎるサンプリング周期を行われるべきではないので、ゼロに近いPIDコントローラ出力の誘導体部分を行います。
（例えば、起動プロセスの立ち上がり相として）急速な変化の時に充電量は、サンプリング点の十分な数を持っていることを保証しなければならない、サンプリングポイントは、重要な情報の少なすぎる損失はアナログを収集されませんので。
6。PIDパラメータ調整方法
PIDコントローラパラメータを調整する場合は、パラメータ及び定常性能とシステムコントローラ、コントローラの実験パラメータを調整する方法の動的性能との間の定性的な関係に基づくものとすることができます。経験豊富な試運転は、一般的に急速に満足のいく結果のデバッグを得ることができます。システム性能が不十分であるときに問題をデバッグする上で最も重要な、どのパラメータ調整を知って、このパラメータを増加または減少させるべきです。
必要なチューニングパラメータを減少させるために、第1のPI制御器を用いることができます。システムの安全性を確保するために、パラメータのより保守的なセットは、システムの不安定や過度のオーバーシュートが発生するの異常な状態を避けるために、あまりにも小さな積分時間、大きすぎないスケーリング係数として、試運転開始する必要があります。信号所定のステップを与え、システム性能情報の出力波形に応じて充電量は、例えば、オーバーシュート及びセトリングタイムのために、得ることができます。PIDパラメータは、反復PIDパラメータを調整する、システムのパフォーマンスの間の関係に基づくべきです。
量が多すぎるオーバーシュートステップ応答であれば、安定化または単純に不安定には、いくつかの振動の後、スケールファクタは、積分時間を増加、減少させるべきです。あなたがステップ応答をオーバーシュートしていないが、あまりにもゆっくりと上昇を充電量は、移行プロセスが長すぎる場合、それはパラメータを調整するために逆方向にする必要があります。
エラーを排除するために遅く、積分時間を適切に短縮することができる場合は、積分動作を強化します。
繰り返しオーバーシュートが依然として大きい場合、差動制御に追加することができる、比例係数、積分時間を調整する、差分時間が次第にコントローラが繰り返し、比例、積分および微分パラメータ調整部、0から増加します。
要約すると、PIDパラメータの試運転は、統合プロセスであるパラメータが互いに影響を及ぼし、いくつかの試み実際のデバッグプロセスは非常に重要かつ必要です。
7。実験的検証
PID制御機能ブロックFB 41、時定数、3.0のスケールファクタ2S及び5S二つの慣性系列によって制御オブジェクトを使用してS7-300 PLC実験。与えられた曲線と閉ループ応答曲線の出力のためにトレンド表示マンマシンインターフェース。
「メソッドをチューニングPIDパラメータの意味」でのログから、この抜粋の著者（別添参照）を「自動化」誌2010年の最初の5つを発表し、論文は実験結果は、提案のPIDコントローラパラメータを発揮できますチューニング方法。
http://blog.gkong.com/liaochangchu_117560.ashx
括弧内の第1項は比例項であり、第2項は積分項であり、第三項は、単に係数の前に、微分項です。多くの場合、唯一の離散時間を使用する必要があり、コントロールを変換することができ
、各項目の前試してみて、判断するために実験するために必要な係数は、便宜上、これらの係数は、統一された外観：
この割合は、分化の前に多くの明確に、各項目を参照するために、統合は係数離散式を有し、それは適切なプログラミングです。
このことについて話す、PIDの原理および方法は、完成言って、残りは練習です。真の技術的手法では、最も困難が決定する実験と多くの経験を必要とする3つの項目の係数かどうかを判断することです。裁判や思考の正しい方法を通して、あなたは良好な制御を達成するために、適切な係数を選択することができます。
https://blog.csdn.net/qq_25352981/article/details/81007075
