位置式PID与增量式PID是PID控制的两种主要形式,它们在多个方面存在显著的区别。以下是对这两种PID控制形式的详细比较:
一、控制输出与误差处理
位置式PID:
输出与整个过去的状态有关,用到了误差的累加值。这意味着在计算当前控制输出时,需要考虑之前所有的误差值。
适用于需要精确位置控制的场合,如舵机控制、温度控制等。
由于误差的累加作用,当系统出现较大误差时,可能会导致控制输出产生较大的波动。
增量式PID:
输出只与当前拍和前两拍的误差有关,因此计算量相对较小。
适用于需要连续调节的场合,如电机转速控制、液位控制等。
由于只关注误差的增量,当系统出现较大误差时,控制输出相对较为稳定。
二、积分作用与积分饱和
位置式PID:
在积分作用下,当系统的控制量已经达到最大值时,误差依然会在积分的作用下继续累加,可能导致积分饱和现象。即当误差开始反向变化时,系统需要较长时间才能从饱和区退出。
增量式PID:
没有积分作用,因此不会出现积分饱和现象。
三、误动作影响与系统稳定性
位置式PID:
输出直接对应执行机构的位置或状态,因此对系统影响较大。当计算机出现故障时,误动作可能导致系统严重偏离期望状态。
增量式PID:
输出的是控制量增量,如果计算机出现故障,误动作影响较小。因为执行机构本身有记忆功能,可以保持原位或缓慢变化,不会严重影响系统的工作。
四、适用对象与灵活性
位置式PID:
适用于执行机构不带积分部件的对象,如电液伺服阀等。
在参数整定和调试方面可能需要更多的时间和经验。
增量式PID:
适用于执行机构带积分部件的对象,如步进电机等。
易于实现手动/自动无扰动切换和参数调整等功能,具有较高的灵活性和适应性。
综上所述,位置式PID与增量式PID在控制输出、误差处理、积分作用、误动作影响以及适用范围等方面存在显著的区别。在选择使用哪种PID控制器时,需要根据具体的控制需求和应用场景进行综合考虑。对于需要精确位置控制的场合,可以选择位置式PID控制器;而对于需要连续调节和较高灵活性的场合,则可以选择增量式PID控制器。