昌暉儀表在《衡量PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)質(zhì)量好壞要看哪些指標(biāo)》中介紹過“衡量一個(gè)PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，主要是看在外界干擾產(chǎn)生后，被控量偏離給定值的情況，假如偏離了以后能很快平穩(wěn)地回復(fù)到給定值，就認(rèn)為是好的”，不難看出：超調(diào)是衡量調(diào)節(jié)品質(zhì)的一個(gè)量，超調(diào)反映的是控制系統(tǒng)在達(dá)到穩(wěn)態(tài)前控制作用最差的結(jié)果。我們希望的最佳PID控制品質(zhì)是沒有超調(diào)和達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)間(指從調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)作用于系統(tǒng)開始到穩(wěn)定的時(shí)間)最短，而控制過程中超調(diào)越大，穩(wěn)態(tài)時(shí)間越短；超調(diào)越小，穩(wěn)態(tài)時(shí)間越長。穩(wěn)態(tài)時(shí)間制約著大家對抑制超調(diào)的追求，這種矛盾需要我們在實(shí)際中平衡。當(dāng)系統(tǒng)輸出超過穩(wěn)態(tài)值時(shí)，超調(diào)量等于輸出的最大值Y(tp)減去穩(wěn)態(tài)值Y(∞)的差除以穩(wěn)態(tài)值乘以百分之百得到的一個(gè)輸出最大偏差比，即超調(diào)量＝[Y(tp)-Y(∞)]／Y(∞)×100%
研究發(fā)現(xiàn)PID的超調(diào)主要在第一個(gè)波形中起作用，即單速度從高度到低速或由低速突然加到高速的過程中伴隨很大的超調(diào)，但這個(gè)超調(diào)是有益的。這就像行駛中的汽車，當(dāng)汽車從直道入彎道，或者由彎道入直道的過程往往需要很快的減速或加速，為克服汽車慣性影響，這時(shí)使用大的超調(diào)量可以使小車有一個(gè)剎車或加速的過程，使汽車更好的達(dá)到操控目的。
在PID調(diào)節(jié)器P、I、D三個(gè)參數(shù)中，積分的作用是調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)誤差，微分的作用是調(diào)節(jié)超調(diào)量。自動(dòng)控制系統(tǒng)在補(bǔ)償誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)，原因是存在較大慣性環(huán)節(jié)或滯后單元抑制了誤差(即其變化總是滯后于誤差的變化)，而解決的辦法是提前抑制誤差的變化。
有超調(diào)、振蕩 無超調(diào)、無振蕩漾 欠調(diào)、過渡時(shí)間長
圖1 調(diào)節(jié)器超調(diào)抑制系數(shù)對過渡過程的影響
人工智能調(diào)節(jié)器中除了PID參數(shù)外，還有一個(gè)“超調(diào)抑制系數(shù)”。超調(diào)抑制原理是提前讓調(diào)節(jié)器進(jìn)入比例調(diào)節(jié)，延遲進(jìn)行積分調(diào)節(jié)(克服積分飽和)。超調(diào)抑制系數(shù)對過渡過程的影響見圖1，理論上到達(dá)新設(shè)定值，過快的調(diào)節(jié)速度容易產(chǎn)生振蕩，而圖1中間的圖的效果較為理想。通?？筛鶕?jù)工藝時(shí)間和允許超調(diào)量具體選擇超調(diào)抑制系數(shù)SF(范圍0.00-1.00可設(shè)置，當(dāng)SF=0.00為常規(guī)PID，SF=1.00時(shí)超調(diào)抑制作用強(qiáng)，速度慢)，初次使用者建議采用出廠值(SF=1.00)。
