8203;PID控制中的超调是怎么回事儿?

PID控制中的超调简单说就是控制系统受到干扰后，控制系统在调节器的作用下被控参数大于给定值就是超调，被控参数小于给定值就是欠调。

昌晖仪表在《衡量PID调节系统质量好坏要看哪些指标》文章中介绍过“衡量一个PID调节系统质量的好坏，主要是看在外界干扰产生后，被控量偏离给定值的情况，假如偏离了以后能很快平稳地回复到给定值，就认为是好的”，不难看出：超调是衡量调节品质的一个量，超调反映的是控制系统在达到稳态前控制作用最差的结果。我们希望的最佳PID控制品质是没有超调和达到稳态时间(指从调节器输出信号作用于系统开始到稳定的时间)最短，而控制过程中超调越大，稳态时间越短；超调越小，稳态时间越长。稳态时间制约着大家对抑制超调的追求，这种矛盾需要我们在实际中平衡。当系统输出超过稳态值时，超调量等于输出的最大值Y(tp)减去稳态值Y(∞)的差除以稳态值乘以百分之百得到的一个输出最大偏差比，即超调量＝[Y(tp)-Y(∞)]／Y(∞)×100%
超调http://yunrun.com.cn/news/1775.html
研究发现PID的超调主要在第一个波形中起作用，即单速度从高度到低速或由低速突然加到高速的过程中伴随很大的超调，但这个超调是有益的。这就像行驶中的汽车，当汽车从直道入弯道，或者由弯道入直道的过程往往需要很快的减速或加速，为克服汽车惯性影响，这时使用大的超调量可以使小车有一个刹车或加速的过程，使汽车更好的达到操控目的。

在PID调节器P、I、D三个参数中，积分的作用是调节稳态误差，微分的作用是调节超调量。自动控制系统在补偿误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，原因是存在较大惯性环节或滞后单元抑制了误差(即其变化总是滞后于误差的变化)，而解决的办法是提前抑制误差的变化。

图1   调节器超调抑制系数对过渡过程的影响
调节器http://yunrun.com.cn/product/list_73.html
人工智能调节器中除了PID参数外，还有一个“超调抑制系数”。超调抑制原理是提前让调节器进入比例调节，延迟进行积分调节(克服积分饱和)。超调抑制系数对过渡过程的影响见图1，理论上到达新设定值，过快的调节速度容易产生振荡，而图1中间的图的效果较为理想。通常可根据工艺时间和允许超调量具体选择超调抑制系数SF(范围0.00-1.00可设置，当SF=0.00为常规PID，SF=1.00时超调抑制作用强，速度慢)，初次使用者建议采用出厂值(SF=1.00)。