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PID控制器和控制理论

快捷方式: 差异相似杰卡德相似系数参考

PID控制器和控制理论之间的区别

PID控制器 vs. 控制理论

PID控制器(比例-积分-微分控制器),由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。透过Kp,Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本上线性,且动态特性不随时间变化的系统。 PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较,然后把这个差别用于计算新的输入值,这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值,使系统更加准确而稳定。 PID控制器的比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)分別對應目前誤差、過去累計誤差及未來誤差。若是不知道受控系統的特性,一般認為PID控制器是最適用的控制器。藉由調整PID控制器的三個參數,可以調整控制系統,設法滿足設計需求。控制器的響應可以用控制器對誤差的反應快慢、控制器過衝的程度及系統震盪的程度來表示。不過使用PID控制器不一定保證可達到系統的最佳控制,也不保證系統穩定性。 有些應用只需要PID控制器的部份單元,可以將不需要單元的參數設為零即可。因此PID控制器可以變成PI控制器、PD控制器、P控制器或I控制器。其中又以PI控制器比較常用,因為D控制器對回授雜訊十分敏感,而若沒有I控制器的話,系統不會回到參考值,會存在一個誤差量。. 控制理論是工程學與數學的跨領域分支,主要處理在有輸入信號的動力系統的行為。系統的外部輸入稱為「參考值」,系統中的一個或多個變數需隨著參考值變化,控制器處理系統的輸入,使系統輸出得到預期的效果。 控制理論一般的目的是藉由控制器的動作讓系統穩定,也就是系統維持在設定值,而且不會在設定值附近晃動。 連續系統一般會用微分方程來表示。若微分方程是線性常係數,可以將微分方程取拉普拉斯轉換,將其輸入和輸出之間的關係用傳遞函數表示。若微分方程為非線性,已找到其解,可以將非線性方程在此解附近進行線性化。若所得的線性化微分方程是常係數的,也可以用拉普拉斯轉換得到傳遞函數。 傳遞函數也稱為系統函數或網路函數,是一個數學表示法,用時間或是空間的頻率來表示一個線性常係數系統中,輸入和輸出之間的關係。 控制理论中常用方塊圖來說明控制理论的內容。.

之间PID控制器和控制理论相似

PID控制器和控制理论有(在联盟百科)10共同点: 反馈可编程逻辑控制器安定時間巡航定速目標值頻域開迴路控制器控制器最优控制拉普拉斯变换

反馈

反饋(,又稱回--授),--,是控制论的基本概念,指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入,它们之间存在因果关系的回路,进而影响系统功能的过程。 在这种情况下,我们可以说系统“反馈到它自身”。在讨论反馈系统时,因果关系的概念应当特别仔细对待: “对于反馈系统,很难作出简单的推理归因,因为当系统A影响到系统B,系统B又影响到系统A,形成了循环。这使得基于因果关系的分析特别艰难,需要将系统作为一个整体来看待。” 反馈可分为负反馈和正回饋。前者使输出起到与输入相反的作用,使系统输出与系统目标的误差减小,系统趋于稳定;后者使输出起到与输入相似的作用,使系统偏差不断增大,使系统振荡,可以放大控制作用。对负反馈的研究是控制论的核心问题。.

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可编程逻辑控制器

可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC),一种具有微处理器的数字电子设备,用于自动化控制的數位邏輯控制器,可以將控制指令隨時載入記憶體內儲存與執行。可程式控制器由內部CPU,指令及資料記憶體、輸入輸出單元、電源模組、數位類比等單元所模組化組合成。PLC可接收(輸入)及發送(輸出)多種型態的電氣或電子訊號,並使用他們來控制或監督幾乎所有種類的機械與電氣系統。 最初的可编程序逻辑控制器只有電路逻辑控制的功能,所以被命名为可程式邏輯控制器,后来随着不断的发展,这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制,时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能,名称也改为可程式控制器(Programmable Controller),但是由于它的简写也是PC与个人电脑(Personal Computer)的简写相冲突,也由于多年来的使用习惯,人们还是经常使用可程式邏輯控制器这一称呼,并在术语中仍沿用PLC这一缩写。 在可程式邏輯控制器出现之前,一般要使用成百上千的继电器以及計數器才能组成具有相同功能的自动化系统,而现在,经过编程的简单的可程式邏輯控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。可程式邏輯控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕,用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。 現在工業上使用可程式邏輯控制器已經相當接近於一台輕巧型電腦所構成,甚至已經出現整合個人電腦(採用嵌入式作業系統)與PLC結合架構的可程式自動化控制器(Programmable Automation Controller,簡稱PAC),能透過數位或類比輸入/輸出模組控制機器設備、製造處理流程及其他控制模組的電子系統。可程式邏輯控制器广泛应用于目前的工业控制领域。在工業控制領域中,PLC控制技術的應用已成為工業界不可或缺的一員。.

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安定時間

安定時間(Settling time)也稱為整定時間,是指放大器或控制系統在步階輸入後,輸出到達最終值,且其誤差可維持在一定範圍(一般是會對稱於最終值)內的時間。安定時間包括很短的傳播延遲,加上輸出依照振盪到最終值附近的時間,以及最後安定在允許誤差附近的時間。 有能量儲存的系統無法立即反應,當輸入變化或有擾動時會有暫態的現象。.

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巡航定速

巡航定速(英语:Cruise Control),是安装在汽车中能够自动控制车辆行驶速度的装置。巡航定速有时也被厂家称为定速巡航、速度控制(英语:Speed Control)或自动巡航(英语:Autocruise)。 在驾车行驶过程中,驾驶员可以启动巡航定速,之后不需再踩油门,车辆既可按照一定的速度前进。在巡航定速启动后,驾驶员也可通过巡航定速的手动调整装置,对车速进行小幅度调整,而无需踩油门。當需要減速時,踩下煞車踏板即可自動解除定速巡航,駕駛員可再按鈕重新以先前設定的速度恢復定速巡航。 在平缓的道路上,使用巡航定速可以保持车辆匀速行驶,减少耗油量;在长途驾驶时,巡航定速装置可以把驾驶员的脚从油门踏板上解放出来,从而减少疲劳程度;在有限速的路段,驾驶员可以运用巡航定速控制车速,不再看速度表,把注意力放在路面上,从而可以促进安全。 一部份廠牌搭配更先進的巡航定速系統,稱為「主動式定速巡航」(ACC, Adaptive Cruise Control)或「自動跟車」,除了可依照駕駛者所設定速度行駛外,還會偵測與前車間的距離,當距離過近時會主動減速,拉開到安全的距離後再自動加速至所設定的速度。.

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目標值

標值(target)也稱為設定值(setpoint,簡稱SP)或參考值(reference),是模控學及控制理论中的名詞,是指系統想要達到的狀態,常用來描述系統標準的組態。變數相對其目標值的偏離量是以誤差為準的控制系統的基礎,會利用回授的方式使系統回到其穩態。例如一個鍋爐有其溫度設定值,也就是鍋爐控制系統希望鍋爐維持的溫度。.

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頻域

在電子學、控制系統及統計學中,頻域(frequency domain)是指在對函數或信號進行分析時,分析其和頻率有關部份,而不是和時間有關的部份,和時域一詞相對。 函數或信號可以透過一對數學的運算子在時域及頻域之間轉換。例如傅里葉變換可以將一個時域信號轉換成在不同頻率下對應的振幅及相位,其頻譜就是時域信號在頻域下的表現,而反傅里葉變換可以將頻譜再轉換回時域的信號。.

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開迴路控制器

開迴路控制器是控制器的一種,只利用系統的數學模型及目前狀態產生控制信號,送到受控系統。 開迴路控制器和閉迴路控制器的最大不同是沒有回授信號來判斷系統輸出是否已達到理想值,因此系統無法觀測正在控制的程序。真正的開迴路控制器無法進行机器学习,無法修正控制中造成的誤差,也無法針對系統的擾動進行補償。.

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控制器

在控制論中,控制器(controller)是一依據傳感器信號,來調整發送至致動器的輸出信號,用以改變受控體(plant)狀況的裝置。舉例來說,屋內的空調系統可用溫度控制器,依據溫度計測量的氣溫,以調整冷氣機強度,以達到一個舒適的環境溫度。.

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最优控制

最优控制理论是要針對控制問題找到控制法則,可以滿足所要求的。 最优控制理论是变分法的推广,着重于研究使的指标达到最优化的条件和方法。这门学科的开创性工作主要是由1950年代前苏联的庞特里亚金和美国的贝尔曼所完成,這些是以所發展的变分法為其基礎。最优控制可以視為是控制理論中的一種控制策略。.

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拉普拉斯变换

拉普拉斯变换(Laplace transform)是应用数学中常用的一种积分变换,又名拉氏轉換,其符號為 \displaystyle\mathcal \left\。拉氏變換是一個線性變換,可將一個有引數實數 t(t \ge 0) 的函數轉換為一個引數為複數 s 的函數: 拉氏變換在大部份的應用中都是對射的,最常見的 f(t) 和 F(s) 組合常印製成表,方便查閱。拉普拉斯变换得名自法國天文學家暨數學家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon marquis de Laplace),他在機率論的研究中首先引入了拉氏變換。 拉氏變換和傅里叶变换有關,不過傅里叶变换將一個函數或是信號表示為許多弦波的疊加,而拉氏變換則是將一個函數表示為許多矩的疊加。拉氏變換常用來求解微分方程及積分方程。在物理及工程上常用來分析線性非時變系統,可用來分析電子電路、諧振子、光学仪器及機械設備。在這些分析中,拉氏變換可以作時域和頻域之間的轉換,在時域中輸入和輸出都是時間的函數,在頻域中輸入和輸出則是複變角頻率的函數,單位是弧度每秒。 對於一個簡單的系統,拉氏變換提供另一種系統的描述方程,可以簡化分析系統行為的時間。像時域下的線性非時變系統,在頻域下會轉換為代數方程,在時域下的捲積會變成頻域下的乘法。.

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上面的列表回答下列问题

PID控制器和控制理论之间的比较

PID控制器有62个关系,而控制理论有117个。由于它们的共同之处10,杰卡德指数为5.59% = 10 / (62 + 117)。

参考

本文介绍PID控制器和控制理论之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问:

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