《为啥PID闭环控制,通常不使用微分环节》

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《为啥PID闭环控制,通常不使用微分环节》

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2021-01-31 19:35:46

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在自动化控制中,我们经常使用PID功能,但是大多数仅使用PI(增益+积分)功能,很少使用微分的功能。

为什么呢?

我试着从时域的角度来解释一下:

先说一下西门子驱动。

在大多数的通用型以上的(非简易的)驱动中,都给了你一套工艺调节器(你用不用,它也在那里!)

它是独立存在的。(你有7台变频器,那就有7套工艺控制器在那里放着。)

这个工艺控制器就是一套完整的PID控制系统。有两路输入、滤波、斜率、对差不同的处理,对微分的通道处理、增益、积分、输出上下限的设置、偏移等等。

你既可以用它做传动系统的调节,也可以做对驱动的微调(加入到主控回路中)。

还可以作为实验观测器,来检查你的控制调节系统的动作!

下面展示的是G120的(S120,从前的MM440/430 都有)



我们可以用它来观察 PID调节器的各元件作用。


如果对此工艺调节器的输入,BiCo到变频器主控系统的对应端,输出不连接任何实际控制对象。那么就能观察到这些元件的动作。

首先,如果驱动使用开环控制,我们知道,电机空载时,转速=设定转速,当突然加载额定负载时,V/f模式下,转速急剧下降,负载不变,该转速稳定在某值不变。

因为,微分仅对差的变化有输出,此时的微分功能输出如下图:



这,这,这微分作用的时间也太短了吧?


好吧,我们将主控改成闭环,加入增益、积分的PI控制。

这时控制系统成为一个无差系统,在积分器的作用下,实际值终将=设定值。

此时,看看微分的作用!




我擦,你、你、你这微分在主控调节恢复到设定值区间,没起好作用呀。不但没有能加快响应,反而是在“拖后腿”!

所以说,书上的 ” 斜率微分负责对变化趋势斜率做预测响应并反映在输出端。“ 不一定是好事儿。

这就是前向通道通常不使用微分的原因。(所以在矢量控制中,干脆取消了这个微分环节。)




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