安川伺服調(diào)試要點

1、安川伺服調(diào)試的一點看法1、 安川伺服在低剛性（14）負(fù)載應(yīng)用時，慣量比顯得非 常重要，以同步帶結(jié)構(gòu)而論，剛性大約在12 （甚至1 以下），此時慣量比沒有辦法進行自動調(diào)諧，必須使伺服 放大器置于不自動調(diào)諧狀態(tài)；2、慣量比的范圍在 450 1600 之間（具體視負(fù)載而定）3、此時的剛性在 1 3 之間， 甚至可以設(shè)置到 4；但是有時 也有可能在 1 以下。4、剛性：電機轉(zhuǎn)子抵抗負(fù)載慣性的能力，也就是電機轉(zhuǎn)子 的自鎖能力，剛性越低，電機轉(zhuǎn)子越軟弱無力，越容易引 起低頻振動， 發(fā)生負(fù)載在到達(dá)制定位置后左右晃動；剛性 和慣量比配合使用；如果剛性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于慣量比匹配的范圍， 那么電機將發(fā)生高頻自激振蕩， 表

2、現(xiàn)為電機發(fā)出高頻 刺耳的聲響；這一切不良表現(xiàn)都是在伺服信號（ SV-ON ） ON 并且連接負(fù)載的情況下。5、發(fā)生定位到位后越程，而后自動退回的現(xiàn)象的原因：位 置環(huán)增益設(shè)置的過大， 主要在低剛性的負(fù)載時有此可能， 。6、低剛性負(fù)載增益的調(diào)節(jié)：A、將慣量比設(shè)置為 600 ;B、將 Pn110 設(shè)置為 0012 ；不進行自動調(diào)諧C、將 Pn100 和 Pn102 設(shè)置為最?。籇、將 Pn101 和 Pn401 設(shè)置為剛性為 1 時的參數(shù)E、然后進行JOG運行，速度從100500 ;F、進入軟件的 SETUP 中查看實際的慣量比；G 、 將看到的慣量比設(shè)置到 Pn103 中；H 、 并且自動設(shè)定剛性

3、，通常此時會被設(shè)定為 1 ；I、 然后將 SV ON 至于 ON ，如果沒有振蕩的聲音，此 時進行 JOG 運行，并且觀察是否電機產(chǎn)生振蕩；如果 有振蕩，必須減少 Pn100 數(shù)值，然后重復(fù) E、 F 重新 設(shè)定轉(zhuǎn)動慣量比；重新設(shè)定剛性；注意此時剛性應(yīng)該 是 1 甚至 1 以下；J 、 在剛性設(shè)定到 1 時沒有振蕩的情況下， 逐步加快 JOG 速度，并且適當(dāng)減少 Pn305 、 Pn306 （加減速時間） 的設(shè)定值；K 、 在多次 800rpm 以上的 JOG 運行中沒有振蕩情況下 進入定位控制調(diào)試；L 、首先將定位的速度減少至 200rpm 以內(nèi)進行調(diào)試M 、 并且在調(diào)試過程中不斷減少 Pn

4、101 參數(shù)的設(shè) 定值；N 、 如果調(diào)試中發(fā)生到達(dá)位置后負(fù)載出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象， 此時適當(dāng)減少 Pn102 參數(shù)的設(shè)定值，調(diào)整至最佳定位 狀態(tài)；O、 再將速度以 100180rpm 的速度提高，同時觀察伺 服電機是否有振動現(xiàn)象，如果發(fā)生負(fù)載低頻振蕩，則適當(dāng)減少 Pn102 的設(shè)定值，如果電機發(fā)生高頻振蕩 （聲 音較尖銳）此時適當(dāng)減少 Pn100 的設(shè)定值，也可以增 加 Pn101 的數(shù)值；P、 說明： Pn100 速度環(huán)增益 Pn101 速度環(huán) 積分時間常數(shù) Pn102 位置環(huán)增益 Pn103 旋轉(zhuǎn)慣量 比 Pn401 轉(zhuǎn)距時間常數(shù)7、再定位控制中，為了使低剛性結(jié)構(gòu)的負(fù)載能夠減少機械 損傷，因此

5、可以在定位控制的兩頭加入一定的加減速時 間，尤其是加速時間；通常視最高速度的高低，可以從 0.5 秒設(shè)定到 2.5 秒（指： 0 到最高速的時間） 。8、電機每圈進給量的計算：A 、電機直接連接滾珠絲桿： 絲桿的節(jié)距B 、 電機通過減速裝置（齒輪或減速機）和滾珠絲桿相連：絲桿的節(jié)距 刈減速比（電機側(cè)齒輪齒數(shù)除以絲桿處 齒輪齒數(shù)）C、 電機+減速機通過齒輪和齒條連接：齒條節(jié)距x齒輪 齒數(shù)X減速比D、 電機+減速機通過滾輪和滾輪連接：滾輪（滾子）直 徑Xn減速比E、 電機+減速機通過齒輪和鏈條連接：鏈條節(jié)距 炳輪 齒數(shù)x減速比F、 電機+減速機通過同步輪和同步帶連接：同步帶齒距X同步帶帶輪的齒數(shù)

6、X (電機側(cè)同步輪的齒數(shù)/同步帶側(cè) 帶輪的齒數(shù))X減速比；共有3個同步輪，電機先由電機減速機出軸側(cè)的同步輪傳動至另外一個同步輪， 再由同步輪傳動到同步帶直接連接的同步輪9、負(fù)荷慣量：A、 電機軸側(cè)的慣量需要在電機本身慣量的510倍內(nèi)使 用，如果電機軸側(cè)的慣量超過電機本身慣量很大，那 么電機需要輸出很大的轉(zhuǎn)距，加減速過程時間變長， 響應(yīng)變慢；B、 電機如果通過減速機和負(fù)載相連，如果減速比為1/n , 那么減速機出軸的慣量為原電機軸側(cè)慣量的( 1/n) 2C、慣量比：m = Jl /Jm負(fù)載換算到電機軸側(cè)的慣量比電機慣量；D、Jl <(510) JmE、當(dāng)負(fù)載慣量大于 10 倍的電機慣量時，

7、速度環(huán)和位置環(huán)增益由以下公式可以推算Kv = 40/ ( m +1 )7<=Kp<=( Kv/3 )PID資料,pid教程,pid參數(shù),pid調(diào)試,PID整定,PID,設(shè)定值,目標(biāo)值 ,演示網(wǎng)上搜集的關(guān)于 PID 控制的一些帖子， 僅提供給大家做一個 參考。需注意有些信息丟失了。帖子包含一個 PID 調(diào)節(jié)器的演示程序， 可用來了解 PID 參數(shù) 對系統(tǒng)調(diào)節(jié)的影響。關(guān)鍵字：PID,pid參數(shù),PID整定，比例增益，積分增益，微分增 益，積分時間，微分時間，比例帶,PID公式,PID調(diào)試,etc以下內(nèi)容摘自網(wǎng)上網(wǎng)友帖子或者論文一般是這樣子調(diào)節(jié)：先逐漸增大 P 增益， 調(diào)到振蕩發(fā)生前的最

8、大值， 再逐漸減小 I 增益，調(diào)節(jié)到振蕩發(fā)生前的最大值，最后逐漸增大 D 增益，調(diào)節(jié)到振蕩發(fā)生前的最大值。1. PID 調(diào)節(jié)器的適用范圍PID 調(diào)節(jié)控制是一個傳統(tǒng)控制方法，它適用于溫度、壓力、 流量、液位等幾乎所有現(xiàn)場，不同的現(xiàn)場，僅僅是 PID 參數(shù) 應(yīng)設(shè)置不同，只要參數(shù)設(shè)置得當(dāng)均可以達(dá)到很好的效果。均 可以達(dá)到 0.1% ，甚至更高的控制要求。2. PID 參數(shù)的意義和作用指標(biāo)分析P、I、D ： y=yP+yi+ yd2.1. P 參數(shù)設(shè)置 名稱：比例帶參數(shù)，單位為 (%) 。 比例作用定義： 比例作用控制輸出的大小與誤差的大小成正 比，當(dāng)誤差占量程的百分比達(dá)到 P 值時，比例作用的輸出

9、=100% ，這 P 就定義為比例帶參數(shù)。即yp=X100% =X100% = Kp Err(1)(其中：yP=KPA、 =SP-PV，取 0-100% )KP=1/ ( FSP)也可以理解成，當(dāng)誤差達(dá)到量程乘以 P(%) 時，比例作用的 輸出達(dá) 100% 。例：對于量程為0-1300 C的溫控系統(tǒng)，當(dāng)P設(shè)置為10%時，F(xiàn)S乘以P等于130 C，說明當(dāng)誤差達(dá)到 130 C時，比例作 用的輸出等于 100%，誤差每變化 1 C ，比例作用輸出變化0.79% ，若需加大比例作用的調(diào)節(jié)能力，則需把 P 參數(shù)設(shè)置 小些，或把量程設(shè)置小些。具體多少可依據(jù)上述方法進行定 量計算。P=輸出全開值/FS 10

10、0% P 參數(shù)越小比例作用越強，動態(tài)響應(yīng)越快，消除誤差的能力 越強。但實際系統(tǒng)是有慣性的，控制輸出變化后，實際 PV 值變化還需等待一段時間才會緩慢變化。 由于實際系統(tǒng)是有 慣性的，比例作用不宜太強，比例作用太強會引起系統(tǒng)振蕩 不穩(wěn)定。 P 參數(shù)的大小應(yīng)在以上定量計算的基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng) 響應(yīng)情況，現(xiàn)場調(diào)試決定，通常將 P 參數(shù)由大向小調(diào)，以能 達(dá)到最快響應(yīng)又無超調(diào) (或無大的超調(diào) )為最佳參數(shù)。2.2. I 參數(shù)設(shè)置 名稱：積分時間，單位為秒。 積分作用定義：對某一恒定的誤差進行積分，令其積分“I秒后，其積分輸出應(yīng)與比例作用等同，這 I 就定義為積分時 間。即：Ki / I O Er.+.+rd

11、t = Ki I -Err = KpErr (2 )Ki = Kp /I(3 )yi = Ki / t o Err (t)dt (4 ) 為什么要引進積分作用呢？ 前面已經(jīng)分析過，比例作用的輸出與誤差的大小成正比，誤 差越大，輸出越大，誤差越小，輸出越小，誤差為零，輸出 為零。由于沒有誤差時輸出為零，因此比例調(diào)節(jié)不可能完全 消除誤差，不可能使被控的 PV 值達(dá)到給定值。必須存在一個穩(wěn)定的誤差，以維持一個穩(wěn)定的輸出，才能使系統(tǒng)的 PV 值保持穩(wěn)定。這就是通常所說的比例作用是有差調(diào)節(jié)，是有 靜差的，加強比例作用只能減少靜差，不能消除靜差（靜差：即靜態(tài)誤差，也稱穩(wěn)態(tài)誤差 ） 。 為了消除靜差必須引入

12、積分作用，積分作用可以消除靜差， 以使被控的 PV 值最后與給定值一致。引進積分作用的目的 也就是為了消除靜差，使 PV 值達(dá)到給定值，并保持一致。 積分作用消除靜差的原理是，只要有誤差存在，就對誤差進 行積分，使輸出繼續(xù)增大或減小，一直到誤差為零，積分停 止，輸出不再變化，系統(tǒng)的 PV 值保持穩(wěn)定， PV 值等于 SP 值，達(dá)到無差調(diào)節(jié)的效果。 但由于實際系統(tǒng)是有慣性的，輸出變化后， PV 值不會馬上 變化，須等待一段時間才緩慢變化，因此積分的快慢必須與 實際系統(tǒng)的慣性相匹配，慣性大、積分作用就應(yīng)該弱，積分 時間 I 就應(yīng)該大些，反之而然。如果積分作用太強，積分輸 出變化過快，就會引起積分過

13、頭的現(xiàn)象，產(chǎn)生積分超調(diào)和振 蕩。通常 I 參數(shù)也是由大往小調(diào)，即積分作用由小往大調(diào)， 觀察系統(tǒng)響應(yīng)以能達(dá)到快速消除誤差，達(dá)到給定值，又不引 起振蕩為準(zhǔn)。3. D 參數(shù)設(shè)置 名稱：微分時間，單位為秒 定義：D是指微分作用的持續(xù)時間，是指從微分作用產(chǎn)生時刻起到微分作用衰減到零 （接近零 ）所花的時間。 如下圖所示為什么要引進微分作用呢？ 前面已經(jīng)分析過，不論比例調(diào)節(jié)作用，還是積分調(diào)節(jié)作用都 是建立在產(chǎn)生誤差后才進行調(diào)節(jié)以消除誤差，都是事后調(diào) 節(jié)，因此這種調(diào)節(jié)對穩(wěn)態(tài)來說是無差的，對動態(tài)來說肯定是 有差的，因為對于負(fù)載變化或給定值變化所產(chǎn)生的擾動，必 須等待產(chǎn)生誤差以后，然后再來慢慢調(diào)節(jié)予以消除。但一

14、般的控制系統(tǒng)，不僅對穩(wěn)定控制有要求，而且對動態(tài)指 標(biāo)也有要求，通常都要求負(fù)載變化或給定調(diào)整等引起擾動 后，恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)的速度要快，因此光有比例和積分調(diào)節(jié)作用 還不能完全滿足要求，必須引入微分作用。比例作用和積分 作用是事后調(diào)節(jié) （即發(fā)生誤差后才進行調(diào)節(jié) ），而微分作用則 是事前預(yù)防控制，即一發(fā)現(xiàn) PV 有變大或變小的趨勢，馬上 就輸出一個阻止其變化的控制信號， 以防止出現(xiàn)過沖或超調(diào) 等。D 越大，微分作用越強， D 越小，微分作用越弱。系統(tǒng)調(diào)試 時通常把 D 從小往大調(diào)，具體參數(shù)由試驗決定。 如：由于給定值調(diào)整或負(fù)載擾動引起 PV 變化，比例作用和 微分作用一定等到 PV 值變化后才進行調(diào)節(jié)，

15、并且誤差小時， 產(chǎn)生的比例和積分調(diào)節(jié)作用也小，糾正誤差的能力也小，誤 差大時，產(chǎn)生的比例和積分作用才增大。因為是事后調(diào)節(jié)動 態(tài)指標(biāo)不會很理想。 而微分作用可以在產(chǎn)生誤差之前一發(fā)現(xiàn) 有產(chǎn)生誤差的趨勢就開始調(diào)節(jié)，是提前控制，所以及時性更 好，可以最大限度地減少動態(tài)誤差，使整體效果更好。但微 分作用只能作為比例和積分控制的一種補充， 不能起主導(dǎo)作 用，微分作用不能太強，太強也會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生振 蕩，微分作用只能在 P 和 I 調(diào)好后再由小往大調(diào)，一點一點 試著加上去。4. PID 綜合調(diào)試 比例作用，積分作用和微分作用的關(guān)系是：比例作用是主要 調(diào)節(jié)作用，起主導(dǎo)作用。積分作用是輔助調(diào)節(jié)作用；微分

16、作用是補償作用。 在實際調(diào)試時可按以下步驟進行。1) 關(guān)掉積分作用和微分作用，先調(diào)P。即令1>3600秒，D =0 秒，將 P 由大往小調(diào)以達(dá)到能快速響應(yīng)，又不產(chǎn)生振蕩為 好。并需結(jié)合量程進行定量估算。2) P 調(diào)好后再調(diào) I， I 由大往小調(diào)， 以能快速響應(yīng)， 消除靜差， 又不產(chǎn)生超調(diào)為好，或有少量超調(diào)也可以。 I 應(yīng)考慮與系統(tǒng) 慣性時間常數(shù)相匹配。一般 I 值和慣性時間差不多。3) P、I調(diào)好后，再調(diào)D。一般的系統(tǒng)D =0 , 1或2。只有部 分滯后較大的系統(tǒng)， D 值才可能調(diào)大些。4) PID 參數(shù)修改后，可以少量修改給定值，觀察系統(tǒng)的跟蹤 響應(yīng)，以判斷 PID 參數(shù)是否合適。5)

17、 P 值太小， I 值太小或 D 值太大均會引起系統(tǒng)超調(diào)振蕩。6) 對于個別系統(tǒng)，如加溫快降溫慢，或升壓快降壓慢，或 液位升得快降得慢等不平衡系統(tǒng)是很難控制的， 更難兼顧動 態(tài)指標(biāo)，只能將 P 調(diào)大些， I 值也調(diào)大些，犧牲動態(tài)指標(biāo)來 保證穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。這是由系統(tǒng)的不可控制特性所決定的，而與 PID 調(diào)節(jié)器的性能無關(guān)。作者 tag:dcs 、 plc 專區(qū) CSDN 推薦 tag: 參數(shù) 微分 曲線 積分 比例 時間 PID 參數(shù)調(diào)節(jié)口訣 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查 先是比例后積分，最后再把微分加 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降

18、曲線波動周期長，積分時間再加長 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 動差大來波動慢。微分時間應(yīng)加長 理想曲線兩個波，前高后低 4 比 1看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低PID 控制器參數(shù)的工程整定 ,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中 P.I.D 參數(shù)經(jīng)驗 數(shù)據(jù)以下可參照： 溫度 T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s 壓力 P: P=3070%,T=24180s, 液位 L: P=2080%,T=60300s, 流量 L: P=40100%,T=660s 。PID 控制的原理和特點在工程實際中， 應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為 比例、積分、微分控制，簡稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。 PID

19、控制器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、 穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù) 之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精 確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控 制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定， 這時應(yīng) 用 PID 控制技術(shù)最為方便。 即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和 被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時， 最適合用 PID 控制技術(shù)。 PID 控制，實際中也有 PI 和 PD 控制。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、 微分計算出控制量進行控制的。比例（P）控制比例控制是一種最簡單的控制方式。 其控

20、制器的輸出與輸 入誤差信號成比例關(guān)系。 當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn) 態(tài)誤差( Steady-state error )。積分( I )控制在積分控制中， 控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正 比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài) 誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng) ( System with Steady-state Error)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入 “積分項 ”。積分項對誤差取決于時間的 積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很 小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸 出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此

21、，比例 + 積分 (PI) 控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分( D )控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即 誤差的變化率)成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的 調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 其原因是由于存在有 較大慣性組件(環(huán)節(jié))或有滯后 (delay) 組件，具有抑制誤差 的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑 制誤差的作用的變化 “超前 ”，即在誤差接近零時，抑制誤差 的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例 ”項 往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “微分項 ”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，

22、 具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作 用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所 以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分 (PD) 控制器 能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。PID 調(diào)試經(jīng)驗摘要文章來源： IC 庫存網(wǎng) 作者：佚名 點擊： 1315 發(fā)布日 期： 2006-1-2 16:59:03 收藏1. PID 調(diào)試步驟沒有一種控制算法比 PID 調(diào)節(jié)規(guī)律更有效、更方便的 了?，F(xiàn)在一些時髦點的調(diào)節(jié)器基本源自PID 。甚至可以這樣說： PID 調(diào)節(jié)器是其它控制調(diào)節(jié)算法的媽。為什么 PID 應(yīng)用如此廣泛、又長久不衰？因為 PID 解決了自動控制理論所要解決的

23、最基本問題， 既 系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。調(diào)節(jié) PID 的參數(shù)，可實現(xiàn) 在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，兼顧系統(tǒng)的帶載能力和抗擾能力，同 時，在 PID 調(diào)節(jié)器中引入積分項，系統(tǒng)增加了一個零積點， 使之成為一階或一階以上的系統(tǒng)， 這樣系統(tǒng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài) 誤差就為零。由于自動控制系統(tǒng)被控對象的千差萬別，PID 的參數(shù)也必須隨之變化，以滿足系統(tǒng)的性能要求。這就給使用者帶來 相當(dāng)?shù)穆闊?，特別是對初學(xué)者。下面簡單介紹一下調(diào)試 PID 參數(shù)的一般步驟：1負(fù)反饋自動控制理論也被稱為負(fù)反饋控制理論。 首先檢查系統(tǒng) 接線，確定系統(tǒng)的反饋為負(fù)反饋。例如電機調(diào)速系統(tǒng)，輸入 信號為正， 要求電機正轉(zhuǎn)時， 反饋信號也為正

24、（ PID 算法時， 誤差 =輸入 -反饋），同時電機轉(zhuǎn)速越高，反饋信號越大。其 余系統(tǒng)同此方法。2 PID 調(diào)試一般原則a. 在輸出不振蕩時，增大比例增益P。b. 在輸出不振蕩時，減小積分時間常數(shù)Ti。c. 在輸出不振蕩時，增大微分時間常數(shù)Td。3一般步驟a.確定比例增益P確定比例增益 P 時，首先去掉 PID 的積分項和微分項， 一般是令 Ti=0 、Td=0 （具體見 PID 的參數(shù)設(shè)定說明） ，使 PID 為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的最大值的 60%70%，由0逐漸加大比例增益 P，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩； 再反過來， 從此時的比例增益 P 逐漸減小， 直至系統(tǒng)振蕩消 失，記錄此時的比

25、例增益 P，設(shè)定PID的比例增益P為當(dāng)前 值的 60%70% 。比例增益 P 調(diào)試完成。b. 確定積分時間常數(shù) Ti比例增益 P 確定后，設(shè)定一個較大的積分時間常數(shù) Ti 的初值，然后逐漸減小 Ti ，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過 來，逐漸加大Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時的 Ti，設(shè)定 PID 的積分時間常數(shù) Ti 為當(dāng)前值的 150%180% 。積分時間 常數(shù) Ti 調(diào)試完成。c. 確定積分時間常數(shù) Td積分時間常數(shù) Td 一般不用設(shè)定， 為 0 即可。 若要設(shè)定， 與確定 P 和 Ti 的方法相同，取不振蕩時的 30% 。d. 系統(tǒng)空載、帶載聯(lián)調(diào)，再對 PID參數(shù)進行微調(diào)，直至 滿足要

26、求。2.PID 控制簡介 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一 個重要標(biāo)志。 同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、 現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。 智能控制的典型實 例是模糊全自動洗衣機等。 自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系 統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變 送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng) 過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。 電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫 度傳感器。目前，PID控制及其控

27、制器或智能PID控制器(儀表)已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有 各種各樣的 PID 控制器產(chǎn)品， 各大公司均開發(fā)了具有 PID 參 數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator) ，其中 PID 控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自 適應(yīng)算法來實現(xiàn)。 有利用 PID 控制實現(xiàn)的壓力、 溫度、流量、 液位控制器，能實現(xiàn) PID 控制功能的可編程控制器 (PLC) ， 還有可實現(xiàn) PID 控制的 PC 系統(tǒng)等等。 可編程控制器 (PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn) PID 控制，而可編程控制器 (PLC) 可以直接與 ControlNet 相

28、連，如 Rockwell 的 PLC-5 等。還有可以實現(xiàn) PID 控制功能的控制器， 如 Rockwell 的 Logix 產(chǎn)品系列，它可以直接與 ControlNet 相連，利用網(wǎng) 絡(luò)來實現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。1、開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng) (open-loop control system) 是指被控對 象的輸出 (被控制量 )對控制器 (controller) 的輸出沒有影響。 在這種控制系統(tǒng)中， 不依賴將被控量反送回來以形成任何閉 環(huán)回路。2、閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng) (closed-loop control system) 的特點是 系統(tǒng)被控對象的輸出 (被控制量 )會反送回來影響控制器

29、的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋， 若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負(fù)反饋( Negative Feedback) ，若極性相同，則稱為正反饋，一般 閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用悍蠢。殖聘悍蠢】刂葡低場1棧房刂葡低車睦 雍芏唷1熱縟司褪且桓鼉哂懈悍蠢謀棧房刂葡 低常劬P閌譴釁鰨淶狽蠢。頌逑低襯芡U歡系男拚詈 笞鞒齦髦終 返畝鰲h綣 揮醒劬r兔揮辛朔蠢羋罰 簿統(tǒng) 閃艘桓隹房刂葡低場A砝幣惶尸嬲娜遠(yuǎn)匆祿哂心芰 觳橐攣鍤欠襝淳唬(16)諳淳恢 竽蘢遠(yuǎn) 卸系繚矗 褪且桓霰 棧房刂葡低場 ?lt;BR>3、階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)是指將一個階躍輸入 (step function )加到

30、系 統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。 控制系統(tǒng)的性能可以用 穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性 (stability) ， 一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上 看應(yīng)該是收斂的；準(zhǔn)是指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控制精度，通 常用穩(wěn)態(tài)誤差來 (Steady-state error) 描述，它表示系統(tǒng)輸出 穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性， 通常 用上升時間來定量描述。4、PID 控制的原理和特點 在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比 例、積分、微分控制，簡稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。 PID控制

31、器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定 性好、工作可靠、 調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握， 或得不到精確的數(shù) 學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的 結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對 象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時， 最適合 用 PID 控制技術(shù)。 PID 控制，實際中也有 PI 和 PD 控制。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計 算出控制量進行控制的。比例(P)控制比例控制是一種最簡單的控制方式。 其控制

32、器的輸出與 輸入誤差信號成比例關(guān)系。 當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在 穩(wěn)態(tài)誤差( Steady-state error )。積分( I )控制在積分控制中， 控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成 正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn) 態(tài)誤差， 則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)( System with Steady-state Error)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入 “積分項 ”。積分項對誤差取決于時間的 積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很 小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸 出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，

33、比例 + 積分 (PI) 控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分(D)控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分(即誤差的變化率)成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤 差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 其原因是由于存 在有較大慣性組件(環(huán)節(jié))或有滯后 (delay) 組件，具有抑制 誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是 使抑制誤差的作用的變化 “超前 ”，即在誤差接近零時，抑制 誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “比 例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值， 而目前需要增加的是 “微分項 ”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢， 這樣，具有

34、比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的 控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超 調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。5、 PID 控制器的參數(shù)整定PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它 是根據(jù)被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、 積分時 間和微分時間的大小。 PID 控制器參數(shù)整定的方法很多，概 括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用， 還必須通過工程實際進行調(diào) 整和修改。二是工程整定方法，它主要

35、依賴工程經(jīng)驗，直接 在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程 實際中被廣泛采用。 PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要 有臨界比例法、 反應(yīng)曲線法和衰減法。 三種方法各有其特點， 其共同點都是通過試驗， 然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參 數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)， 都需要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善。 現(xiàn)在一般采用的 是臨界比例法。利用該方法進行 PID 控制器參數(shù)的整定步 驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作； (2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)， 直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨 界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制

36、度下通過公式計算得到 PID 控制器的參數(shù)。3. PID 控制器參數(shù)的工程整定 ,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中 PID 參數(shù)經(jīng)驗 數(shù)據(jù)以下可參照：溫度 T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s壓力 P: P=3070%,T=24180s, 液位 L: P=2080%,T=60300s, 流量 L: P=40100%,T=660s 。4. PID 常用口訣： 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查 先是比例后積分，最后再把微分加 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降 曲線波動周期長，積分時間再加長 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 動差大來波動

37、慢。微分時間應(yīng)加長 理想曲線兩個波，前高后低 4 比 1 一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低1關(guān)于 PID 控制PID 控制是指比例、積分、微分控制，實現(xiàn) PID 控制的裝置 稱為 PID 調(diào)節(jié)器。其傳遞函數(shù)為G (s) =KP(1+1/ t is+ t Ds)比例控制可快速、 及時、 按比例調(diào)節(jié)偏差， 提高控制靈敏度。但有靜差，控制精度低。積分控制能消除偏差，提高控制精度、改善穩(wěn)態(tài)性能，但易引起震蕩，造成超調(diào)。微分控制是 一種超前控制， 能調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度、 減小超調(diào)量、 提高穩(wěn)定性， 但其時間常數(shù)過大會引入干擾、系統(tǒng)沖擊大，過小則調(diào)節(jié)周 期長、效果不顯著。比例、積分、微分控制相互配合，合理 選擇P

38、ID調(diào)節(jié)器的參數(shù)，即比例系數(shù)KP、積分時間常數(shù) Ti和微分時間常數(shù) tD,可迅速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)的消除偏差，達(dá) 到良好的控制效果。 圖 1 中各曲線反映不同參數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng) 的影響。PID 全稱比例( proportion )-積分( integral )-微分 ( derivative )控制器，是自動控制系統(tǒng)設(shè)計中最經(jīng)典應(yīng)用 最廣泛的一種控制器，實際上是一種算法。任何閉環(huán)的控制系統(tǒng)都有它固有的特性， 可以有很多種 數(shù)學(xué)形式來描述它，如微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間方程 等。但這樣的系統(tǒng)如果不做任何的系統(tǒng)改造很難達(dá)到最佳的 控制效果，比如快速性穩(wěn)定性準(zhǔn)確性等。為了達(dá)到最佳的控 制效果， 我們在閉環(huán)系

39、統(tǒng)的中間加入 PID 控制器， 改造系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)特性， 并且調(diào)整 PID 參數(shù)來實現(xiàn)(雖然算法有很多種， 但最經(jīng)典的還是 PID)。PID 算法本身就有很多種結(jié)構(gòu)，但歸根到底離不了P、I、D 三個參數(shù)。 我們在這里不討論具體的算法怎么實現(xiàn)、 怎 么編寫， 我們只想以最通俗的說法讓大家知道按照什么樣的 原則去調(diào)整這三個參數(shù)達(dá)到最佳控制效果。任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要任務(wù)是要穩(wěn)（穩(wěn)定） 、快（快 速）、準(zhǔn)（準(zhǔn)確）的響應(yīng)命令。 PID 調(diào)整的主要工作就是如 何實現(xiàn)這一任務(wù)。以下是個人對 PID 調(diào)整的一點經(jīng)驗和想 法。增大比例系數(shù) P 將加快系統(tǒng)的響應(yīng)， 它的作用于輸出值 較快，但不能很好穩(wěn)定在一個理想

40、的數(shù)值，不良的結(jié)果是雖 較能有效的克服擾動的影響，但有余差出現(xiàn)，過大的比例系 數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。 積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差， 它能對穩(wěn)定后有累積誤差 的系統(tǒng)進行誤差修整，減小穩(wěn)態(tài)誤差。微分具有超前作用， 對于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分 項設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)，有著 顯著效果，它可以使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，動態(tài)誤 差減小。綜上所述， P- 比例控制系統(tǒng)的響應(yīng)快速性，快速 作用于輸出，好比 "現(xiàn)在 "（現(xiàn)在就起作用，快） ， I-積分控 制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，消除過去的累積誤差，好比"

41、過去 "（清除過去積怨，回到準(zhǔn)確軌道） ，D- 微分控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具 有超前控制作用，好比 "未來 " （放眼未來，未雨綢繆，穩(wěn)定 才能發(fā)展）。當(dāng)然這個結(jié)論也不可一概而論，只是想讓初學(xué)者更加快速的理解 PID 的作用在調(diào)整的時候， 你所要做的任務(wù)就是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)允許的情況下，在這三個參數(shù)之間權(quán)衡調(diào)整，達(dá)到最佳控制效果， 實現(xiàn)穩(wěn)快準(zhǔn)的控制特點。比例控制：就是對偏差進行控制，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立 即就發(fā)生作用即調(diào)節(jié)控制輸出， 使被控量朝著減小偏差的方 向變化，偏差減小的速度取決于比例系數(shù)Kp ， Kp 越大偏差減小的越快，但是很容易引起振蕩，尤其是在遲滯環(huán)節(jié)比 較

42、大的情況下， Kp 減小，發(fā)生振蕩的可能性減小但是調(diào)節(jié) 速度變慢。但單純的比例控制存在靜差不能消除的缺點。這 里就需要積分控制。積分控制：實質(zhì)上就是對偏差累積進行控制，直至偏差為 零。積分控制作用始終施加指向給定值的作用力，有利于消 除靜差，其效果不僅與偏差大小有關(guān)，而且還與偏差持續(xù)的 時間有關(guān)。簡單來說就是把偏差積累起來，一起算總帳。微分控制：它能敏感出誤差的變化趨勢 ,可在誤差信號出現(xiàn) 之前就起到修正誤差的作用 , 有利于提高輸出響應(yīng)的快速性 減小被控量的超調(diào)和增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 但微分作用很容易 放大高頻噪聲 ,降低系統(tǒng)的信噪比 ,從而使系統(tǒng)抑制干擾的能力下降。因此，在實際應(yīng)用中，應(yīng)慎用微分控制P、 I、D 跟 kp