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[基础知识] PID参数整定方法

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发表于 2009-6-17 08:46 |只看该作者 |倒序浏览
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:
3 h; C8 r4 o. Q4 \( V5 |   
一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改;
+ l/ n' d7 S. Z8 I7 A5 g6 `   
二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
+ `, u  S& c( _  J4 p0 [   
现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
1 `9 M( q1 b" J( ?   
! o- [- P/ q9 f( H9 K" ^* T- y& ~    PID
参数的设定:是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整PID的大小。
书上的常用口诀:4 [4 ~4 D7 t# k. K$ d/ ]
参数整定找最佳,从小到大顺序查;3 `8 B7 m  b" A, w) R  l
先是比例后积分,最后再把微分加;
  D+ [' F: A) Y' m4 \6 n曲线振荡很频繁,比例度盘要放大;4 r2 K  o* E. V$ Y, J
曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳;9 M5 @4 a- [% m* }
曲线偏离回复慢,积分时间往下降;& x  a9 `  Y+ Z5 x7 M
曲线波动周期长,积分时间再加长;
7 t: b1 A$ n5 H曲线振荡频率快,先把微分降下来;
8 O' J( N: ?1 c' I/ b$ N动差大来波动慢。微分时间应加长;
/ q" F: r) z+ M理想曲线两个波,前高后低412 P. @7 P& j: Q( |9 ?$ w
一看二调多分析,调节质量不会低。
$ z, M( z9 v# r- n& L0 M
个人认为PID参数的设置的大小,一方面是要根据控制对象的具体情况而定;另一方面是经验。P是解决幅值震荡,P大了会出现幅值震荡的幅度大,但震荡频率小,系统达到稳定时间长;I是解决动作响应的速度快慢的,I大了响应速度慢,反之则快;D是消除静态误差的,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。
PID控制原理:
( h7 Y7 Q& k# ]$ Q+ e* m# M1
、比例(P)控制& D/ ?; F1 }6 _( v/ w' x
:比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。

( I/ w% X# Z2 @2
、积分(I)控制
) C$ d1 m* T) E" o# G:在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入积分项。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
' E& D, D* e2 \. K4 P+ f; h
3
、微分(D)控制
$ K+ O! z# Y2 e. F" w; h:在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
1 q) T% A  \0 \7 Q自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化超前,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入比例项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是微分项,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
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发表于 2009-12-8 11:20 |只看该作者
以前没注意啊,怎么这么多好东西!
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发表于 2010-9-13 13:16 |只看该作者
顶。很想知道PID调节在空压机控制中的应用。
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发表于 2011-11-28 15:01 |只看该作者
学过一点. m/ t; e* K: L% w# W: @3 u
再去找找资料
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发表于 2012-5-14 09:15 |只看该作者
非常好,谢谢。
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发表于 2012-8-29 14:02 |只看该作者
刚好需要,学习了
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发表于 2013-5-6 13:40 |只看该作者
顶起  学习了  谢谢楼主
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