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申論題資訊

試卷:95年 - 095年身心障礙人員自動控制#50122
科目:自動控制學
年份:95年
排序:0

申論題內容

三、要調整(tune)比例積分微分控制器(PID Controller),吉格勒-尼可拉斯法 (Ziegler-Nicholas Method)是常被人提起的方法之一,試以文字和圖配合,描述該 方法。(20 分)

詳解 (共 1 筆)

詳解 提供者:hchungw

Ziegler-Nicholas法的步驟:

  1. 首先關閉I和D控制,只使用P控制:將積分和微分時間設為0(即使控制器成為純P控制器)。

  2. 提高P的增益直到系統開始震盪:逐步增加比例增益(Kp)直到你觀察到系統的輸出開始持續震盪。這稱為「臨界增益」,記為Kc。

  3. 記錄震盪的週期:此時,測量震盪的週期,稱為臨界週期,記作Pc。

基於上述的Kc和Pc,Ziegler和Nicholas提供了以下的參數調整建議:

控制器類型 比例增益 (Kp) 積分時間 (Ti) 微分時間 (Td)
P 0.5 * Kc - -
PI 0.45 * Kc Pc / 1.2 -
PID 0.6 * Kc Pc / 2 Pc / 8

圖解: 想像一個時間-反應曲線,其中時間是X軸,反應(或系統輸出)是Y軸。當你開始增加Kp,系統的反應將開始更快地達到目標值,但也可能會超調。當Kp達到Kc時,你會看到系統輸出開始震盪且不會衰減。這些震盪的週期即是Pc。

這種方法提供了一個好的起點,但在實際應用中,可能需要進一步的微調以獲得最佳的控制效果。