PID控制器參數(shù)整定的一般方法

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯PID控制器參數(shù)整定的一般方法 下面是PID掌握器參數(shù)整定的一般方法： PID掌握器的參數(shù)整定是掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是依據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID掌握器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID掌握器參數(shù)整定的方法許多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定掌握器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必需通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依靠工程閱歷，直接在掌握系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)潔、易于把握，在工程實(shí)際中被廣泛采納。PID掌握器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲

2、線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后根據(jù)工程閱歷公式對(duì)掌握器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采納哪一種方法所得到的掌握器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最終調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采納的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行PID掌握器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例掌握環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)消失臨界振蕩，登記這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在肯定的掌握度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID掌握器的參數(shù)。PID參數(shù)的設(shè)定：是靠閱歷及工藝的熟識(shí)，參考測(cè)量值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整PID的大小。比例I/微分D=2，詳細(xì)值可依據(jù)儀表定，再調(diào)整比例帶

3、P，P過(guò)頭，到達(dá)穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)，P太短，會(huì)震蕩，永久也打不到設(shè)定要求。PID掌握器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)整系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)閱歷數(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。書(shū)上的常用口訣：參數(shù)整定找最佳，從小到大挨次查；先是比例后積分，最終再把微分加；曲線振蕩很頻繁，比例度盤(pán)要放大；曲線漂移繞大灣，比例度盤(pán)往小扳；曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降；曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)；動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)

4、；抱負(fù)曲線兩個(gè)波，前高后低4比1；一看二調(diào)多分析，調(diào)整質(zhì)量不會(huì)低。 PID參數(shù)的設(shè)置的大小， 一方面是要依據(jù)掌握對(duì)象的詳細(xì)狀況而定；另一方面是閱歷。P是解決幅值震蕩，P大了會(huì)消失幅值震蕩的幅度大，但震蕩頻率小，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)；I是解決動(dòng)作響應(yīng)的速度快慢的，I大了響應(yīng)速度慢，反之則快；D是消退靜態(tài)誤差的，一般D設(shè)置都比較小，而且對(duì)系統(tǒng)影響比較小。對(duì)于溫度掌握系統(tǒng)P在5-10%之間；I在180-240s之間；D在30以下。對(duì)于壓力掌握系統(tǒng)P在30-60%之間；I在30-90s之間；D在30以下。這里介紹一種閱歷法。這種方法實(shí)質(zhì)上是一種試湊法，它是在生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的行之有效的方法，并在現(xiàn)場(chǎng)中

5、得到了廣泛的應(yīng)用。 這種方法的基本程序是先依據(jù)運(yùn)行閱歷，確定一組調(diào)整器參數(shù)，并將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，然后人為地加入階躍擾動(dòng)（如轉(zhuǎn)變調(diào)整器的給定值），觀看被調(diào)量或調(diào)整器輸出的階躍響應(yīng)曲線。 若認(rèn)為掌握質(zhì)量不滿足，則依據(jù)各整定參數(shù)對(duì)掌握過(guò)程的影響轉(zhuǎn)變調(diào)整器參數(shù)。這樣反復(fù)試驗(yàn)，直到滿足為止。閱歷法簡(jiǎn)潔牢靠，但需要有肯定現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行閱歷，整定時(shí)易帶有主觀片面性。當(dāng)采納PID調(diào)整器時(shí)，有多個(gè)整定參數(shù)，反復(fù)試湊的次數(shù)增多，不易得到最佳整定參數(shù)。下面以PID調(diào)整器為例，詳細(xì)說(shuō)明閱歷法的整定步驟：A. 讓調(diào)整器參數(shù)積分系數(shù)S0=0，實(shí)際微分系數(shù)k=0，掌握系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，由小到大轉(zhuǎn)變比例系數(shù)S1，讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍

6、變化，觀看掌握過(guò)程，直到獲得滿足的掌握過(guò)程為止。B. 取比例系數(shù)S1為當(dāng)前的值乘以0.83，由小到大增加積分系數(shù)S0，同樣讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化，直至求得滿足的掌握過(guò)程。C. 積分系數(shù)S0保持不變，轉(zhuǎn)變比例系數(shù)S1，觀看掌握過(guò)程有無(wú)改善，如有改善則連續(xù)調(diào)整，直到滿足為止。否則，將原比例系數(shù)S1增大一些，再調(diào)整積分系數(shù)S0，力求改善掌握過(guò)程。如此反復(fù)試湊，直到找到滿足的比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0為止。D. 引入適當(dāng)?shù)膶?shí)際微分系數(shù)k和實(shí)際微分時(shí)間TD，此時(shí)可適當(dāng)增大比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0。和前述步驟相同，微分時(shí)間的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到掌握過(guò)程滿足為止。PID參數(shù)是依據(jù)掌握對(duì)象的慣量來(lái)確定的。大

7、慣量如：大烘房的溫度掌握，一般P可在10以上，I=3-10，D=1左右。小慣量如：一個(gè)小電機(jī)帶一臺(tái)水泵進(jìn)行壓力閉環(huán)掌握，一般只用PI掌握。P=1-10，I=0.1-1，D=0，這些要在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)進(jìn)行修正的。對(duì),看場(chǎng)合應(yīng)用,PID是由比例、微分、積分三個(gè)部分組成的，在實(shí)際應(yīng)用中常常只使用其中的一項(xiàng)或者兩項(xiàng)，如P、PI、PD、PID等。就可以達(dá)到掌握要求.plc編程指令里都會(huì)有PID這個(gè)功能指令.至于P,I,D 數(shù)值的確定要在現(xiàn)場(chǎng)的多次調(diào)試確定.比例掌握（P）：比例掌握是最常用的掌握手段之一，比方說(shuō)我們掌握一個(gè)加熱器的恒溫100度，當(dāng)開(kāi)頭加熱時(shí)，離目標(biāo)溫度相差比較遠(yuǎn)，這時(shí)我們通常會(huì)加大加熱，使溫度

8、快速上升，當(dāng)溫度超過(guò)100度時(shí)，我們則關(guān)閉輸出，通常我們會(huì)使用這樣一個(gè)函數(shù)e(t) = SP y(t);u(t) = e(t)*P SP設(shè)定值 e(t)誤差值y(t)反饋值 u(t)輸出值 P比例系數(shù) 滯后性不是很大的掌握對(duì)象使用比例掌握方式就可以滿意掌握要求，但許多被控對(duì)象中由于有滯后性。也就是假如設(shè)定溫度是200度，當(dāng)采納比例方式掌握時(shí)，假如P選擇比較大，則會(huì)消失當(dāng)溫度達(dá)到200度輸出為0后，溫度仍舊會(huì)止不住的向上爬升，比方說(shuō)升至230度，當(dāng)溫度超過(guò)200度太多后又開(kāi)頭回落，盡管這時(shí)輸出開(kāi)頭出力加熱，但溫度仍舊會(huì)向下跌落肯定的溫度才會(huì)止跌回升，比方說(shuō)降至170度，最終整個(gè)系統(tǒng)會(huì)穩(wěn)定在肯定的

9、范圍內(nèi)進(jìn)行振蕩。假如這個(gè)振蕩的幅度是允許的比方說(shuō)家用電器的掌握，那則可以選用比例掌握.比例積分掌握（PI）：積分的存在是針對(duì)比例掌握要不就是有差值要不就是振蕩的這種特點(diǎn)提出的改進(jìn)，它常與比例一塊進(jìn)行掌握，也就是PI掌握。其公式有許多種，但大多差別不大，標(biāo)準(zhǔn)公式如下：u(t) = Kp*e(t) + Kie(t) +u0 u(t)輸出 Kp比例放大系數(shù) Ki積分放大系數(shù) e(t)誤差 u0掌握量基準(zhǔn)值（基礎(chǔ)偏差） 大家可以看到積分項(xiàng)是一個(gè)歷史誤差的累積值，假如光用比例掌握時(shí)，我們知道要不就是達(dá)不到設(shè)定值要不就是振蕩，在使用了積分項(xiàng)后就可以解決達(dá)不到設(shè)定值的靜態(tài)誤差問(wèn)題，比方說(shuō)一個(gè)掌握中使用了PI

10、掌握后，假如存在靜態(tài)誤差，輸出始終達(dá)不到設(shè)定值，這時(shí)積分項(xiàng)的誤差累積值會(huì)越來(lái)越大，這個(gè)累積值乘上Ki后會(huì)在輸出的比重中越占越多，使輸出u(t)越來(lái)越大，最終達(dá)到消退靜態(tài)誤差的目的。PI兩個(gè)結(jié)合使用的狀況下，我們的調(diào)整方式如下： 1、先將I值設(shè)為0，將P值放至比較大，當(dāng)消失穩(wěn)定振蕩時(shí)，我們?cè)贉p小P值直到P值不振蕩或者振蕩很小為止（術(shù)語(yǔ)叫臨界振蕩狀態(tài)），在有些狀況下，我們還可以在些P值的基礎(chǔ)上再加大一點(diǎn)。 2、加大I值，直到輸出達(dá)到設(shè)定值為止。 3、等系統(tǒng)冷卻后，再重上電，看看系統(tǒng)的超調(diào)是否過(guò)大，加熱速度是否太慢。 通過(guò)上面的這個(gè)調(diào)試過(guò)程，我們可以看到P值主要可以用來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但太大會(huì)增大超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間；而I值主要用來(lái)減小靜態(tài)誤差。PID掌握：由于PI系統(tǒng)中的I的存在會(huì)使整個(gè)掌握系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到影響，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)谡莆罩性黾恿薉微分項(xiàng)，微分項(xiàng)主要用來(lái)解決系統(tǒng)的響應(yīng)速度問(wèn)題，其完整的公式如下： u(t) = Kp*e(t) + Kie(t) + Kde(t) e(t-1)+u0 在PID的調(diào)試過(guò)程中，我們應(yīng)留意以下步驟：