在过去的65年中,PID控制器已经成为过程控制的主力军。它应用在各个环节中,在一切能想象到的环节中。
PID是新的方法或发展的根本:无论对于新的控制器还是新推出的技术,总是需要将这些新玩意的性能与PID相比较。现在,我们一起探讨一下为何这个控制器总是如此的成功呢www.cechina.cn,而且也可以进一步看是否这类控制器是否在各方面都表现出色。
PID的成功
PID控制,结合了比例、积分和微分控制,这种控制技术在过程和制造工业中有着无可比拟的优势。现在,我们发现这种控制器应用广泛,从工业到家用,从各种类型的过程控制,快速的慢速的,简单的复杂的,自适应的到集成的非稳定的。
因此,什么特性使得控制器能有如此大的应用范围呢?当我们观察控制器的功能和结构时,我们能发现有两点很重要:
a)其单独的元件非常简单,正像其他很多非常成功的产品一样;
b)至少需要两个简单元件结合在一起应用。不
以下还有一些不常见的考虑因素。
无论简单与否,各种类型的控制器都是为了能满足各种控制需要。在本文中,令人惊讶的是PID的成功,与控制变量没有多大的关系。
这样的功能已经在另一个方面获得很大成功。在PID之前,大多数自动控制采用的是on-off开关。在专家手中,的确能体现出很好的性能,而且在很多情况下,结果不比采用PID技术差多少。
但对于on-off开关,价格比较昂贵:控制器输出只能是0或100%。这一性能的影响可以想象成这样一个比喻,就像我们在开车CONTROL ENGINEERING China版权所有,其速度维持仅仅依靠放空油门或把油门全踩下去。虽然控制工程网版权所有,控制变量的性能,即速度,在经过一些培训后,对于油门的合理控制还是可以实现的,但是仅仅是汽油费一项,就让人难以接受。PID最大的优点就是,在过程控制中,能以更为平顺的方式提供相同甚至更好的性能,而且相关成本更低。
其他优点
现在,我们一起看一下PID其他的成功之处。
包括先前提到的设计简单,无论是硬件,还是软件。这种简单的原理的结果使控制技术基本的性能和控制器的处理上,更容易学习和理解,至少在理论上是这样。
另外一个重要的优点,PID是一个“通用”控制器。
在功能上各种PID有固定的标准,虽然在各个不同供应商之间的产品差异很大。这也使得它们能应用在各个不同的情况下。
当然,我们必须接纳通用控制器的概念,这与现代的趋势,针对特定的应用设计特殊控制器的理念相反。虽然带有某种特定目的的控制器,对于解决目标问题十分理想的,但每个控制器各不相同,在维护和记录上,这个却是一个恶梦。PID提供反复使用同样知名仪表的可能性控制工程网版权所有,而且能应用范围更为广泛。
最后,PID在理论上易于操作。在最常用的应用中,PI控制器,仅仅需要调节两个参数,通常认为是比较复杂的任务
弱点
就负面而言,控制器也有不少的缺点,有些缺点确实还是令人惊讶的。大多数控制器的基本的需求就是将过程控制在设定值上。当然,在PID,三个控制器中的两个(P控制器和D控制器)不能完全满足要求。没有I控制器,PID就不能达到设定值。这个结果,是不能想象的。
在理论上而言,PID调节比较简单。只有两个节点需要调节。但是在实际过程中,总是问题重重,甚至有时相当的困难。结果,在一个相当长的时间内出现很多方法,以帮助用户完成各种任务。每年,都会有出现新的功能,或更强大的方法。
结论
PID的简易性和适应性是两个最重要的特性。此外,虽然这个设备也是有一些主要的缺点,特别在调节过程中,但是在应用中相当成功。也许一个原因是,PID没有收到新的技术的真正威胁。虽然控制工程网版权所有,有些控制器在某方面比PID更为胜任,目前为止,所有的新的方法,如模糊逻辑、专家系统以及现代控制理论,并没