pid溫度控制器是一種能夠?qū)⑿枰刂频臏囟龋ㄟ^溫度傳感器對溫度進(jìn)行檢測，把檢測到的溫度轉(zhuǎn)換為電信號，然后把這個檢測的信號與控制溫度的信號進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果來判斷是不是已經(jīng)達(dá)到了所設(shè)定的溫度目標(biāo)。如果還沒有達(dá)到所要求的溫度，就需要根據(jù)這兩者之間的差值再進(jìn)行調(diào)整，一直達(dá)到所設(shè)定的溫度要求為止。
下面我用一個常用的恒溫烙鐵控制為例，當(dāng)我要把烙鐵的溫度控制在270℃，此時我用
x作為需要控制的溫度信號，這個信號的大小與我們要控制的溫度值是一一對應(yīng)的。我再設(shè)置一個由溫度傳感器感應(yīng)來的信號叫y，此時我們控制溫度的信號就不取決于給定的信號x了，而是取決于x和y的合成后的x-y信號。
在這里就出現(xiàn)了如下的情況，一種是當(dāng)溫度值超過了270℃時，那么y>x,這時x-y<0,這就要求要減小給定量x,使溫度降下來,直到溫度降到270℃為止。另一種是當(dāng)溫度達(dá)不到270℃,那么y<x,這時x-y>0,這就要增大給定量x了,使溫度上升,一直升到270℃為止。
這時在溫度控制上就會出現(xiàn)一個問題,一是我們需要烙鐵的實際溫度要無限接近270℃這個目標(biāo)溫度值,也就是要求x-y這個差值趨近于零;另一方面電烙鐵的溫度值又由x和y這兩個信號相減的結(jié)果來決定。如果直接用x-y作為控制加熱的信號,顯然是無法實現(xiàn)控制加熱的。
根據(jù)以上出現(xiàn)的情況,為了能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫的控制,我們在這里就需要引入一個具有自動調(diào)節(jié)功能的pid環(huán)節(jié)了,我們通常稱為比例p,積分i,微分d環(huán)節(jié)。首先為了能夠快速加熱,我們要把x-y這個給定信號進(jìn)行放大,加快加熱的進(jìn)程。由于這個放大的信號是與x-y成正比例的,因此我們稱為比例環(huán)節(jié)p。
在恒溫控制中只使用比例環(huán)節(jié)p還是不能完全解決問題的,我們都知道由于溫度控制具有慣性,如果比例環(huán)節(jié)p太大的話,會造成溫度偏離過高,由于溫度降下來需要一定的時間,最終的結(jié)果會使溫度在高位上振蕩運行。
為了解決這種溫度忽高忽低的問題,我們的工程控制人員由加入了積分的環(huán)節(jié)i,加入積分環(huán)節(jié)的目的是要求這個比例放大環(huán)節(jié)p要在一定的時間內(nèi)逐漸地增大,減緩了溫度變化的速度,從而防止了溫度忽高忽低的現(xiàn)象。我們說任何事情都要有個度,這個增大的過程也不能時間太長,如果增加時間設(shè)置太長的話,所控制的溫度很難迅速達(dá)到預(yù)定溫度。為了彌補控制溫度上升緩慢的情況,我們還需要增加第三個微分d環(huán)節(jié),它的主要作用是可以根據(jù)控制溫度給定的差值x-y信號的變化趨勢,提前給出一個比較大的調(diào)節(jié)動作,能夠及時調(diào)整溫度,達(dá)到恒溫控制的目的。這就相當(dāng)于我們用導(dǎo)彈打飛機(jī)一樣,知道了飛機(jī)的速度,并且能夠預(yù)判飛機(jī)下一步飛行的方向,我們發(fā)射導(dǎo)彈要給出一個提前量,這樣才能擊毀目標(biāo).。
對于pid的溫度控制,我們要合理設(shè)置比例p,積分i和微分d三個環(huán)節(jié),這樣才能達(dá)到比較好的溫度控制效果。在實際溫度控制過程中需要對這些環(huán)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行不斷修改調(diào)試,最終達(dá)到恒溫控制的目的。