高溫電爐制回路三個(gè)部分系統(tǒng)的傳感器得到的丈量結(jié)果
控制器作出決議 經(jīng)過(guò)一個(gè)輸出設(shè)備來(lái)作出反響
控制器從傳感器得到丈量結(jié)果，然后用需求結(jié)果減去丈量結(jié)果來(lái)得到誤差。然后用誤差來(lái)計(jì)算出一個(gè)對(duì)系統(tǒng)的糾正值來(lái)作為輸入結(jié)果，這樣系統(tǒng)就能夠從它的輸出結(jié)果中消弭誤差。
在一個(gè)PID回路中，這個(gè)糾正值有三種算法，消弭目前的誤差，均勻過(guò)去的誤差，和透過(guò)誤差的改動(dòng)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的誤差。
比方說(shuō)，假設(shè)一個(gè)水箱在為一個(gè)植物提供水，這個(gè)水箱的水需求堅(jiān)持在一定的高度。一個(gè)傳感器就會(huì)用來(lái)檢查水箱里水的高度，這樣就得到了丈量結(jié)果。控制器會(huì)有一個(gè)固定的用戶輸入值來(lái)表示水箱需求的水面高度，假定這個(gè)值是堅(jiān)持65％的水量。控制器的輸出設(shè)備會(huì)連在一個(gè)馬達(dá)控制的水閥門(mén)上。翻開(kāi)閥門(mén)就會(huì)給水箱注水，打開(kāi)閥門(mén)就會(huì)讓水箱里的水量降落。這個(gè)閥門(mén)的控制信號(hào)就是我們控制的變量，它也是這個(gè)系統(tǒng)的輸入來(lái)堅(jiān)持這個(gè)水箱水量的固定。
高溫電爐PID控制器能夠用來(lái)控制任何能夠被丈量的并且能夠被控制變量。比方，它能夠用來(lái)控制溫度，壓強(qiáng)，流量，化學(xué)成分，速度等等。汽車上的巡航定速功用就是一個(gè)例子。
一些控制系統(tǒng)把數(shù)個(gè)PID控制器串聯(lián)起來(lái)，或是鏈成網(wǎng)絡(luò)。這樣的話，一個(gè)主控制器可能會(huì)為其他控制輸出結(jié)果。一個(gè)常見(jiàn)的例子是馬達(dá)的控制。我們會(huì)常常需求馬達(dá)有一個(gè)控制的速度并且停在一個(gè)肯定的位置。這樣呢，一個(gè)子控制器來(lái)管理速度，但是這個(gè)子控制器的速度是由控制馬達(dá)位置的主控制器來(lái)管理的。
連合和串聯(lián)控制在化學(xué)過(guò)程控制系統(tǒng)中是很常見(jiàn)的。
PID算法根底
PID是以它的三種糾正算法而命名的。這三種算法都是用加法調(diào)整被控制的數(shù)值。而實(shí)踐上這些加法運(yùn)算大局部變成了減法運(yùn)算由于被加數(shù)總是負(fù)值。這三種算法是：
比例- 來(lái)控制當(dāng)前，誤差值和一個(gè)負(fù)常數(shù)P（表示比例）相乘，然后和預(yù)定的值相加。P只是在控制器的輸出和系統(tǒng)的誤差成比例的時(shí)分成立。比方說(shuō)，一個(gè)電熱器的控制器的比例尺范圍是10°C，它的預(yù)定值是20°C。那么它在10°C的時(shí)分會(huì)輸出100%，在15°C的時(shí)分會(huì)輸出50%，在19°C的時(shí)分輸出10％，留意在誤差是0的時(shí)分，控制器的輸出也是0。
積分 - 來(lái)控制過(guò)去，誤差值是過(guò)去一段時(shí)間的誤差和，然后乘以一個(gè)負(fù)常數(shù)I，然后和預(yù)定值相加。I從過(guò)去的均勻誤差值來(lái)找到系統(tǒng)的輸出結(jié)果和預(yù)定值的均勻誤差。一個(gè)簡(jiǎn)單的比例系統(tǒng)會(huì)振蕩，會(huì)在預(yù)定值的左近來(lái)回變化，由于系統(tǒng)無(wú)法消弭多余的糾正。經(jīng)過(guò)加上一個(gè)負(fù)的均勻誤差比例值，均勻的系統(tǒng)誤差值就會(huì)總是減少。所以，終這個(gè)PID回路系統(tǒng)會(huì)在預(yù)定值定下來(lái)。
導(dǎo)數(shù) - 來(lái)控制未來(lái)，計(jì)算誤差的一階導(dǎo)，并和一個(gè)負(fù)常數(shù)D相乘，后和預(yù)定值相加。這個(gè)導(dǎo)數(shù)的控制會(huì)對(duì)系統(tǒng)的改動(dòng)作出反響。導(dǎo)數(shù)的結(jié)果越大，那么控制系統(tǒng)就對(duì)輸出結(jié)果作出更快速的反響。這個(gè)D參數(shù)也是PID被成為可預(yù)測(cè)的控制器的緣由。D參數(shù)對(duì)減少控制器短期的改動(dòng)很有協(xié)助。一些實(shí)踐中的速度遲緩的系統(tǒng)能夠不需求D參數(shù)。鄭州安晟
用更專業(yè)的話來(lái)講，一個(gè)PID控制器能夠被稱作一個(gè)在頻域系統(tǒng)的過(guò)濾器。這一點(diǎn)在計(jì)算它能否會(huì)終到達(dá)穩(wěn)定結(jié)果時(shí)很有用。假如數(shù)值選擇不當(dāng)，控制系統(tǒng)的輸入值會(huì)重復(fù)振蕩，這招致系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)無(wú)法到達(dá)預(yù)設(shè)值。