從電氣角度理解PID

ID:107593 · 發表于 2016-3-7 03:11

在學習電路的時候，常常借用水流動的情形來更形象地理解各種電路原理。后面學習自控原理時，發現原理性的東西往往有相通的地方，可以相互借鑒，加深理解。像PID控制方式，我對各種控制參量是這樣理解的，不夠嚴謹但理解起來覺得很貼切。 P（比例項）相當于R（電阻），I（積分項）相當于C（電容），D（微分項）相當于L（電感）。輸入量相當于電流，輸出量相當于電壓。 1.純P控制就像純阻性電路。當我們改變阻值時，輸出端立刻就作出了相應的電量變化。假設輸入為電流，輸出為電壓，根據歐姆定律，電阻充當一個電流的比例系數，R越大，電流值變化所反映電壓值變化就越顯著。 2.PI控制類比于RC阻容電路。電容是存儲電量的容器，其時間常數相當于過渡過程，電容值越大，充電時間越長，動態響應越遲緩。但是，當電路上的元件失電時，它能提供更持久的電量支持以維持一個期望的電平。在控制時這種容性效應表現為，當輸出值波動時，積分項的“充電”和“放電”過程可以起到濾波作用。這種濾波直接作用于“電壓”（輸出端） 3.PID控制類比于阻性容抗電路。微分項相當于一個電感，它對電流（輸入端）變化敏感并且對電流的變化進行阻礙（楞次定律）。這種感性作用同樣起到電流濾波作用。電感量越大而電阻一定時，當電流突變時將對電壓產生較大的變化。所以，引入了微分項能使系統對反應更靈敏，但由于比例倍增作用，也容易出現超調。

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