1、台达 PID 指令的介绍 一.指令说明：PID S1 S2 S3 DS1：目标值(SV)S2：测定值(PV)S3：参数D：输出值(MV)16 位指令名称为 PID32 位指令名称为 DPID其 16 位之 S3 参数表如下所示：其 32 位之 S3 参数表如下所示：二.PID 指令运算公式：本指令是以速度及测定值微分型态为依据来执行 PID 的运算。PID 的运算分成自动，正向动作及逆向动作 3 种，而正逆向动作由 S3 +4 的内容来指定。此外，与 PID 运算有相关的设定值也是由 S3 S3 +5 所指定的寄存器来设定。PID 的基本表达式:其中 PV(t)S 表示 PV(t)的微分值，以
2、及 E(t)1/S 表示 E(t)的积分值，当动作方向选择正向或逆向动作时，当 E(t)值小于等于 0，则被视为 0。符号说明： MV ：输出值Kp ： 比例增益E(t) ： 偏差量。PV ：现在值SV ： 目标值Kd ： 微分增益PV(t)S :PV(t)的微分值Ki ： 积分增益E（t)1/S:E（t)的积分三.控制方块图：注意事项和建议：1.使用者于调整 KP、KI 及 KD 三个主要参数时，请先调整 KP 值(依经验值设定)，而 KI 及 KD 值先设定为 0，等到调整到大致上可控制时，再依序调整 KI 值( 由小到大)以及 KD 值( 由小到大)，调整范例如范例四所示。其中 KP 值
3、为100 则表示 100%，即对偏差值的增益为 1，小于 100%将对偏差值衰减，大于 100%将对偏差值放大。2.本指令动作须配合许多参数值控制，因此请勿随意设定参数值，以免造成无法控制之现象。范例一：使用 PID 指令于位置控制时之方块图(动作方向 S3+4 需设为 0)范例二：使用 PID 指令于速度控制时之方块图(动作方向 S3+4 需设为 0)范例三：使用 PID 指令于温度控制时之方块图(动作方向 S3+4 需设为 1)四.PID 指令调整步骤说明：假设控制系统之受控体 G(s) 的转移函数为一阶的函数 (一般马达的模型均为此函数)，命令值 SV 为 1，取样时间Ts 为 10ms
4、。建议调整步骤如下：步骤 1：首先将 KI 及 KD 值设为 0，接着先后分别设定 KP 为 5、10、20 及 40，并分别记录其 SV 及 PV 状态，其结果如下图所示。步骤 2：观察上图后得知 KP 为 40 时，其反应会有过冲现象，因此不选用；而 KP 为 20 时，其 PV 反应曲线接近SV 值且不会有过冲现象，但是由于启动过快，因此输出值 MV 瞬间值会很大，所以考虑暂不选用；接着 KP 为 10 时，其 PV 反应曲线接近 SV 值并且是比较平滑接近，因此考虑使用此值；最后 KP 为 5 时，其反应过慢，因此也暂不考虑使用。步骤 3：选定 KP 为 10 后，先调整 KI 值由小
5、到大(如 1、2、4 至 8)，以不超过 KP 值为原则；然后再调整 KD 由小到大(如 0.01、0.05、0.1 及 0.2)，以不超过 KP 的 10%为原则；最后可得如下图之 PV 与 SV 的关系图附注：本范例仅供参考，因此使用者还需依实际控制系统之状况，自行调整其适合控制参数五.应用实例：实例一：利用 PID 指令于压力控制系统，使用范例一之方块图。控制目的：使控制系统达成压力目标值控制特性说明：此系统需要渐渐达成控制目的，因此过快的达成控制目的时，可能会造成系统超控或无法负荷之现象。建议解决方法：方法一：利用较大之取样时间达成方法二：利用延迟命令的功能达成，其控制方块图如下图：命令延迟功能梯形图程序实例如下：实例二：速度控制与压力控制系统分别独立控制，使用范例二之方块图。控制目的：速度控制使用开路控制一段时间后，再加入压力控制系统(PID 指令)作闭路控制，然后达成压力控制目的。控制特性说明：由于此两系统的速度与压力之间，并无特定关系可找出来使用，因此本架构需先达成开路式的控制速度目的，然后再依闭路式的压力控制，以达成控制的目标。另外如怕压力控制系统之控制命令过于变化太快，则可考虑加入实例一里的命令延迟功能。其控制方块图如下图所示。部分程序实例如下：
