温泉机器人是否真非常智
一、温泉机器人是否真非常智能?它的工作原理是什么?洗浴浴场中应用前景如何? 智能技术:全球首款温泉机器人是由国内连邦温泉科技研发生产,其智能技术与实用性、影响力是极
当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分: 测量、比较和执行。测量关心的变量,与期望值相比较,用这个误差纠正调节控制系统的响应。
这个理论和应用自动控制的关键是,做出正确的测量和比较后,如何才能更好地纠正系统。
PID(比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,因而成为应用最为广泛的控制器。
PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。
比例(P)调节作用:是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少 偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的 不稳定。
积分(I)调节作用:是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。
微分(D)调节作用:微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。
其输入e (t)与输出u (t)的关系为:后补
,使用中只需设定三个参数(Kp, Ki和Kd)即可。在很多情况下,并不一定需要全部三个单元,可以取其中的一到两个单元,但比例控制单元是必不可少的。
首先,PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的,但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统,这样PID就可控制了。
其次,PID参数较易整定。也就是,PID参数Kp,Ki和Kd可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化,例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化,PID参数就可以重新整定。
第三,PID控制器在实践中也不断的得到改进,下面两个改进的例子。
在工厂,总是能看到许多回路都处于手动状态,原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。由于这些不足,采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。现在,自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准。
在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好,但它们仍存在一些问题需要解决:
如果自整定要以模型为基础,为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。闭环工作时,要求在过程中插入一个测试信号。这个方法会引起扰动,所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。
如果自整定是基于控制律的,经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来,因此受到干扰的影响控制器会产生超调,产生一个不必要的自适应转换。另外,由于基于控制律的系统没有成熟的稳定性分析方法,参数整定可靠与否存在很多问题。
因此,许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算PID参数。
但仍不可否认PID也有其固有的缺点:
PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时,工作地不是太好。最重要的是,如果PID控制器不能控制复杂过程,无论怎么调参数都没用。虽然有这些缺点,PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。
pd控制器可以协商各种电源模式,为USB Type-C充电宝提供灵活的设计。该设计模板能提供15W的功率,且允许接口在1.8A下充电。另外,PD协议栈只使用了部分MCU功能,开发人员可以利用剩下的外围设备、内存和处理能力来控制调压器和电源IC,检测方向,控制开关以及更新其他主机状态。
当PD控制器与其他电子元器件结合使用时,还可以提高USB Type-C充电宝的其他性能,例如将PD控制器与片内温度传感器和模数转换器结合,就可以监控电池组的温度和电压,从而防止充电宝过热或过充电,提高充电宝的安全性。
PI调节 改变系统型别,减小稳态误差,改变稳态性能 PD调节 改变动态性能,提高稳定性,但不改变稳态误差
PD 、PI、PID控制器是工业控制系统中广泛应用的有源校正装置。PD 为超前教正装置,它适用于稳态性能已满足要求,而动态性能较差的场合。PI 为滞后枝正装置,它能改变系统的稳态性能。。
PID 是一种滞后超前校正装置,它兼有PI 和PD 这两者的优点。
PD称为基于优先级的调度算法(Priority-driven scheduling-PD),基于优先级的调度算法给每个进程分配一个优先级,在每次进程调度时,调度器总是调度那个具有最高优先级的任务来执行。
根据不同的优先级分配方法,基于优先级的调度算法可以分为如下两种类型[Krishna01][Wang99]
比例微分控制规律(PD):
微分具有超前作用,对于具有容量滞后的控制通道,引入微分参与控制,在微分项设置得当的情况下,对于提高系统的动态性能指标,有着显著效果。
因此,对于控制通道的时间常数或容量滞后较大的场合,为了提高系统的稳定性,减小动态偏差等可选用比例微分控制规律。如:加热型温度控制、成分控制。需要说明一点,对于那些纯滞后较大的区域里,微分项是无能为力,而在测量信号有噪声或周期性振动的系统,则也不宜采用微分控制。
PD调节器,调节偏差快速变化时使调解量在最短的时间内得到强化调节,有调节静差,适用于大滞后环节。
不同的控制策略适用于不同的控制系统,对于PID策略,用户也可仅使用其中一部分功能或所有参数来控制不同的系统,例如可以使用PD调节器来调节大滞后环节。
微分控制器是使系统快速跟随输入做出响应
因为PD控制对各关节独立地使用PD这种线性反馈控制律可以保证渐进稳定性,且控制器容易设计
所谓PID控制,就是在一个闭环控制系统中,使被控物理量能够迅速而准确地无限接近于控制目标的一种手段。
在实际的应用中,最多的是通过凑试法来确定PID 的参数,增大比例系数P,将加快系统的响应,在有静差的情况下有利于减小静差,但是过大的比例系数会使系统有较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。增大积分时间有利于减小超调,减小振荡,使系统的稳定性增加,但是系统静差消除时间变长。
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