Question

之后实现PID控制器

我尝试控制的机制如下：我有一个可以控制的输入变量。典型值为0.5 ... 10。我有一个我每天测量的输出值。我的输出目标大致在同一范围内。

这两个变量具有很强的相关性 - 当过程参数上升时，输出通常会上升，但会有相当多的噪音。

现在PID似乎与误差项相关，而不是测量的输出水平。所以我的猜测是我不应该将它原样用于过程变量，而是作为对当前值的一些修正？这怎么可能完全正常工作？

例如，如果我们取Kp = 1，Ki = Kd = 0，则进程（输入）变量为4，当前输出级别为3，我的目标值为2，我得到以下结果：

错误= 2-3 = -1 PID = -1

然后我应该将过程变量设置为-1？或4-1 = 3？

Answer 1

您需要考虑PID控制器纠正操纵变量（MV）的错误，并且您需要使用I项来达到目标稳态结果。 I术语是PID如何保留并应用系统先前行为的记忆。

如果您考虑控制器的输出是MV中的变化，则它更多地是“速度形式”PID，并且先前错误和行为的存储器被集成并累积在先前的MV设置中。

从您的示例中，似乎操纵值-1不可行，并且您希望控制器建议像3这样的值以获得2的过程输出（PV）。对于PID控制器来使用“过程（输入）变量是4，...”（我的术语中的MV）Ki必须是非零的，如果系统处于稳态，则积分中积累的任何值（sum_e = sum（e）））将精确等于4 / Ki，所以：

Kp= Ki = 1 ; Kd =0 
error = SV - PV = 2 - 3 = -1
sum_e = sum_e + error = 4/Ki -1


MV = PID =  -1(Kp) + (4/Ki -1)Ki  = -1Kp + 4 - 1*Ki = -1 +4 -1 = 2

如果使用较慢的Ki而不是1，它会更加平滑噪音而不会如此快速地调整MV：

Ki = 0.1 ; 
MV = PID =  -1(Kp) + (4/Ki -1)Ki  = -1Kp + 4 - 1*Ki = -1 +4 -0.1 = 2.9

在目标稳定状态（PV = SV）时，sum_e * Ki应该产生稳态MV：

PV = SV 
error =  SV - PV = 0
Kp * error = 0 
MV = 3 = PID = 0 * Kp + Ki * sum_e

了解PID控制器的一个好方法是将单位放在所有内容上，并将Kp，Ki，Kd视为过程错误，累积误差* timeUnit和错误/ timeUnit变化率的转换。操纵变量，受控系统将控制器的操纵变量转换为输出单位。