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盤點PID控制器發展簡史

2024/3/3 17:06:16 人評論 次瀏覽 分類:過程控制  文章地址:http://yigongchang99.com/tech/5373.html

PID控制器在所有使用控制的領域都能找到,是集散控制系統(DCS)的重要組成部分。許多專用控制系統中也嵌入了PID控制器。PID控制常常與邏輯控制、順序控制、選擇器和簡單的功能塊相結合,構成用于能源生產、輸送和制造的復雜自動化系統。許多復雜的控制策略,如多變量模型預測控制,也被分層實施,PID控制器在最底層使用,多變量控制器為較低層級的PID控制器提供設定值。因此,PID控制器可以說是控制工程的基礎。

國際自動控制聯合會(IFAC)工業委員會曾經對工業技術影響力現狀進行了調查,結果見表1。在十幾種控制方法中,PID以百分之百好評(零差評)的絕對優勢高居榜首。

表1 IFAC工業技術影響調查排序表

IFAC工業技術影響調查排序表

其實PID控制器的結構非常簡單,就是系統偏差的“比例-積分-微分”三項線性反饋結構之和。實際被控對象幾乎都是非線性的,而且不確定性普遍存在于實際運行的系統之中,如此簡單的線性結構的PID控制為什么能在實際中廣泛應用于非線性不確定系統? PID的理論基礎是什么?再就是雖然PID只有三個參數,但至今PID參數整定方法已有一百多種、四百多個公式,而且絕大部分都是工程經驗公式,而工程界依然認為實際使用中的大部分PID控制回路并沒有整定在好的工作狀態,那么如何整定才能實現滿意的閉環控制效果呢?

PID控制器

PID控制器廣泛應用于過程控制、飛行器、通信設備、汽車等行業。PID制器形式多種多樣,如硬件溫度控制器、可編程邏輯控制器和集散控制系統中的軟件組件、機器人和光盤播放器中的內置控制器等。隨著對安全、環境、效率和效益的關注,對裝置過程控制水平的要求也越來越高。


即使發明了其他控制算法,PID控制也一定會繼續使用。如果使用得當這是一種非常有效的反饋控制形式,通常可以獲得令人滿意的控制效果。PID控制器還可以在更復雜的控制器中充當基礎組件。實際上,大多數模型預測控制將計算結果傳遞給PID控制器的設定值。這些PID控制器的良好性能至關重要,模型預測控制的許多調試工作實際上包括底層PID控制回路的參數整定。


先進控制和智能制造是為了解決生產過程中更復雜的多變量約束控制問題。但是如果基礎不牢,美好的理想就不能變成現實。因此,我們首先要把自動化的問題解決作為扎實推進知識自動化和智能化的基礎工作,只有自下而上的解決方案才有生命力。


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