為了便于理解，可以把PID調(diào)節(jié)器的比例作用想象為一個雙端指針，如圖1所示。支點在中間(相當(dāng)于100%比例度)，指針兩端沿著偏差標(biāo)尺和輸出標(biāo)尺移動，若測量值與給定值重合時，偏差為零，這就是PID調(diào)節(jié)器的正常工作點，也就是PID調(diào)節(jié)器的控制點，不管比例帶多大，當(dāng)PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差為零時，輸出總是預(yù)設(shè)的比例偏置值(50%)，輸出值在此值上下變化以減小偏差，支點的位置確定了對于一定的偏差變化輸出的大小，即支點在中間時測量值變化100%，輸出就從0%變化到100%。將支點向左移，為了使輸出變化100%，則測量值變化減小到50%。也即從設(shè)定值-25%～+25%，同理當(dāng)支點右移時，測量值已變化100%(即從程-50%～+50%)，輸出變化僅為50%。
從上述可知比例作用就是PID調(diào)節(jié)器的輸出信號與輸入信號成比例關(guān)系，即：△P=Ke+△Pi，即比例調(diào)節(jié)器就是一個放大倍數(shù)(即增益)可調(diào)的放大器。比例增益和比例度都反映了調(diào)節(jié)器對偏差變化的靈敏度大小。在電、氣動調(diào)節(jié)器(控制器)中都不用比例增益作為刻度，而是用比例度來刻度的。
比例增益是指輸出變化對偏差變化之比。而比例度則是指調(diào)節(jié)器的偏差值占輸出值變化的百分比。這兩種表示方法互為倒數(shù)關(guān)系，即：KP=1/δ。比例增益和比例度的對應(yīng)關(guān)系如圖1所示。
圖1 PID調(diào)節(jié)器比例作用示意圖
圖2 比例增益和比例度的對應(yīng)關(guān)系
下面舉個例子進(jìn)行說明，某PID調(diào)節(jié)器用比例作用時，當(dāng)輸入5mA，出從4mA變化到20mA，此時該控制器的比例度和增益如下：
δ=(5-4)/(20-4)=6.25%；KP=1/δ=16
圖3 調(diào)節(jié)器比例帶示意圖
再談?wù)劚壤龓АD3是一個最常見的過渡過程曲線，圖中SP表示設(shè)定值；C表示被調(diào)參數(shù)的變化。斜線的帶就是比例度δ。從圖可知比例度是測量值的一個有效變化范圍，當(dāng)測量值在此范圍內(nèi)變化，PID調(diào)節(jié)器輸出會跟著變化，從而產(chǎn)生有效的控制作用。當(dāng)測量值超出這個范圍之外時，調(diào)節(jié)器輸出已飽和，從而失去控制作用。此外也可把比例度理解為是一條記錄儀上的帶，其中心線是給定值，當(dāng)測量值偏離中心線時，偏差離中心線越大，控制作用越強。比例度越小，在圖上表示比例度的帶越窄，控制的靈敏度越高。所以有人把表示比例度的這條帶成為比例帶。所以說比例帶與比例度是等效的。
相關(guān)閱讀
PID控制中P、I、D參數(shù)的作用是什么
積分時間、積分增益和積分速度有沒有區(qū)別
能熟練進(jìn)行PID參數(shù)整定，將自動控制系統(tǒng)投自動，這代表著工程技術(shù)人員的自動化技能水平，但很多人并未真正掌握PID控制和PID參數(shù)整定。在本站“PID調(diào)節(jié)器”產(chǎn)品頁面免費分享白志剛工程師編著的《自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)解析與PID整定》一書，書中內(nèi)容沒有高深的理論公式，全是實戰(zhàn)干貨，理解了此書內(nèi)容真諦，高中學(xué)歷的儀表人也能整定PID參數(shù)，將PID控制弄透徹！對您有幫助，還是免費的，趕快去產(chǎn)品頁面“PID調(diào)節(jié)器”免費領(lǐng)取這本書！
