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上面2個圖是爐溫控制系統的仿真
仔細看一下,這2張圖的區別,PID參數的Ki做了改變。
有個有趣的現象,積分環節越大,震蕩的幅度越大,收斂得越慢。
在加熱溫度控制系統中,積分環節的增大不但無法加快收斂,反而會有想反的效果。
實際應用中,很多人遇到了此問題,很多人采用變種PID解決掉了,但追究問題的來源。
加熱系統是個單向溫度控制系統,也就是只能主動加熱,而降溫只能靠被動散熱。
加熱的升溫是很快的,而自然散熱就很慢了,否則鍋爐的熱效率不太低了。
所以加熱的溫控系統,在溫度穩定后,誤差也基本是正誤差,而非負誤差。
看上面的2張圖,后面的阻尼振蕩的收斂過程,是不是基本在設定溫度上方擺動。
細心的你應該發現了,好像溫度的超調幾乎是無可避免的。
沒錯,我是故意把這個問題暴露出來的。
實際的控制系統中,也經常有這個現象,而這來源于一個加熱熱量的傳遞過程,還有溫度測量傳感器的反應速度。
這個測試的是純粹的PID計算,無法避免超調就很正常了。
當我們找到了問題的源頭,解決起來就好辦多了。
PID之所以變種,是因為它不滿足需求了。
如果找到了PID無法控制系統于指定的穩定范圍的根源,PID變種的方法選擇自然就明確了。 |
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