串級(jí)控制系統(tǒng)副回路不常選用PID控制的原因,主要基于以下幾個(gè)方面:
1. 控制要求差異
串級(jí)控制系統(tǒng)的主要目的是為了高精度地穩(wěn)定主變量,對(duì)主變量的控制要求極高,一般不允許有余差。因此,主控制器通常選擇比例積分(PI)或比例積分微分(PID)控制規(guī)律,以確??刂凭群头€(wěn)定性。相比之下,副回路對(duì)副變量的控制要求不嚴(yán),副變量主要跟隨主控制器的輸出變化而變化。因此,副控制器一般采用較為簡(jiǎn)單的比例(P)控制規(guī)律,必要時(shí)引入適當(dāng)?shù)姆e分作用,而微分作用通常不是必需的。
2. 系統(tǒng)復(fù)雜性與成本
PID控制雖然功能強(qiáng)大,但相比單純的P控制,其實(shí)現(xiàn)和調(diào)試更為復(fù)雜。在副回路中采用PID控制可能會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本,同時(shí)可能并不會(huì)帶來顯著的性能提升。因此,從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的角度出發(fā),副回路更傾向于采用較為簡(jiǎn)單的控制策略。
3. 快速響應(yīng)與穩(wěn)定性
副回路需要保持較快的響應(yīng)速度以跟隨主控制器的輸出變化。PID控制中的微分項(xiàng)雖然可以加快響應(yīng)速度,但也可能引入不必要的噪聲和振蕩,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在副回路中,保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)特性通常比追求高精度控制更為重要。因此,為了避免微分項(xiàng)可能帶來的不利影響,副控制器往往不選用PID控制。
4. 擾動(dòng)處理與主副回路匹配
串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮主、副回路中包含的擾動(dòng)數(shù)量和時(shí)間常數(shù)的匹配問題。副回路中如果包括過多的擾動(dòng)或時(shí)間常數(shù)過大,可能會(huì)降低其快速控制的效果。同時(shí),如果所有的擾動(dòng)都包含在副回路中,主調(diào)節(jié)器可能會(huì)失去控制作用。因此,在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要權(quán)衡各種因素,確保主、副回路的匹配合理。在這個(gè)過程中,選擇適當(dāng)?shù)母笨刂破骺刂撇呗裕ㄈ鏟控制)而不是PID控制,可能是基于上述考慮的折衷方案。
綜上所述,串級(jí)控制系統(tǒng)副回路不選用PID控制的原因主要包括控制要求差異、系統(tǒng)復(fù)雜性與成本、快速響應(yīng)與穩(wěn)定性以及擾動(dòng)處理與主副回路匹配等方面的考慮。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)具體需求和系統(tǒng)特性選擇合適的控制策略。
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