既然仅仅依赖P增益的控制系统需要一个误差来使系统在一个特定的速度上移动,如果出现变化速度的需求,系统对新输入的响应会滞后。对于更加紧密的闭环控制,其他的增益方式会扮演一个特定的角色。140CPU11303配件140CPU11303配件140CPU11303配件

要想让一条运动轴快速可靠地移动到目标位置,使用比例增益往往是必要的。即便是实际状态与目标状态之间的微小误差也会使仅仅使用比例控制系统的执行机构移动到目标设定点。

系统的机械现实,例如一个液压阀的零点特性的变化或者移动部件(静态或动态)之间的摩擦,可能会阻止系统撞击目标。控制方程式中的积分器部分会积累一段时间的误差, 终会增加必要的输出量来让执行机构移动。

微分增益的作用是在比例增益增加的时候提供电子阻尼,来帮助保证执行机构不会震荡。微分增益工作的好坏取决于一些关键因素,例如反馈设备输出值的分辨率以及是否严格遵守已知的采样时间。既然微分增益是用于速度误差量的倍数因素,那么运动轴的速度得到 确认是至关重要的。

03闭环控制中的前馈

闭环控制系统的有效性取决于系统对于实际的系统测量值和目标值之间的误差的响应。然而,使用基于PID控制的限制条件是至少要有一些误差,否则就不会有任何运动。在许多应用中,这不是问题,不过在误差发生之前对需要的输出有个估计还是可以增强对运动跟踪的精度和平滑度。这就是前馈增益发挥作用的地方。

与用于反馈误差的PID增益不同,前馈增益乘以目标速度和加速度,经过求和得出对于输出的贡献。

前馈真的仅仅是被用作预测因素的开环增益。它们在液压系统中特别有用,一部分原因是流体的特性以及液压流体在一个液压缸内的杆侧的工作方式和在活塞的开放侧的工作方式的物理性差别。通常要求采用不同的增益来获得在每个运动方向上想要的活塞的速度及加速度。

在理论上,如果预测增益计算正确,当系统移动时应该不会有误差。在真实的世界里,系统不会 地工作。始终要记住系统稳定性,目标是使用预测方式来使系统能够在期望的运动轮廓的90%到95%范围内工作。那么PID算法的纠错能力仅仅需要处理5%到10%。
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