西門子PID調節(jié)應用及技巧探討

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯西門子PID調節(jié)應用及技巧探討 要用好PID調整，搞清晰PID的計算公式和PID參數的意義是很有必要的。下面是PID的公式：式中誤差信號e(t)=SP(t)PV(t)，M(t)是PID掌握器的輸出值，Kc是掌握器的增益（比例系數），Ti和Td分別是積分時間和微分時間，Minitial是M(t)的初始值，實際上是積分的初始值。PID公式的前3項分別與誤差、誤差的積分和誤差的導數成正比。微分、積分是高等數學的概念，建議沒有學過高等數學的網友至少要搞清晰微分和積分的幾何意義，這對深化理解PID參數的意義有很大的關心。積分對應于下圖中誤差曲線e(t)與坐標軸包圍的面

2、積（圖中的灰色部分）。PID程序是周期性執(zhí)行的，執(zhí)行PID程序的時間間隔為Ts（即PID掌握的采樣周期）。我們只能使用連續(xù)的誤差曲線上間隔時間為Ts的一些離散的點的值來計算積分，因此不行能計算出精確的積分值，只能對積分作近似計算。一般用下圖中的矩形面積之和來近似精確積分。當Ts較小時，積分的誤差不大。在誤差曲線e(t)上作一條切線（見下圖），該切線與x軸正方向的夾角的正切值tg即為該點處誤差的一階導數de(t)/dt。PID掌握器輸出表達式中的導數用下式來近似：de(t)/dte(t)/t=e(n)-e(n-1)/Ts，式中e(n)是第n次采樣時的誤差值，e(n-1)是第n-1次采樣時的誤差值

3、。PID調整是目前應用最廣泛調整掌握規(guī)律，P比例、I積分、D微分掌握，簡稱PID掌握。比例掌握是一種最簡潔的掌握方式。比例作用大，可以加快調整，削減誤差，但是過大的比例，使系統的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統的不穩(wěn)定。積分調整可以使系統消退穩(wěn)態(tài)誤差。系統假如在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，就必需引入“積分項”。比例+積分(PI)掌握可以使系統在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分作用能產生超前的掌握作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調整作用消退。因此，可以改善系統的動態(tài)性能。對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）掌握能改善系統在調整過程中的動態(tài)特性。這是摘錄的一個PID參數調整的口訣，以供大家學習參考：

4、參數整定找最佳，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，比例度盤要放大曲線漂移繞大灣，比例度盤往小扳曲線偏離回復慢，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慢。微分時間應加長抱負曲線兩個波，前高后低4比1一看二調多分析，調整質量不會低。這個順口溜流傳甚廣，我覺得可操作性很低（也可能是我的悟性不夠），我有許多疑問：“從小到大挨次查“，查什么？肯定要”先是比例后積分“嗎？直接用PI不好嗎？“曲線振蕩很頻繁”，是指振蕩頻率高還是振蕩次數多？什么是”比例度盤“？”曲線漂移繞大灣“什么意思？是指超調量大嗎？還是上升緩慢？”曲線波動周期長“

5、的周期是震蕩周期嗎？還是過度過程時間長？振蕩頻率和微分關系大嗎？微分的主要作用是什么？“抱負曲線兩個波”，一個波是180度還是360度？兩個波是抱負曲線，下圖的PV曲線理不抱負？我用過S7-200和S7-200SMART的PID調整掌握面板和PID參數自整定功能，被掌握對象采納我編寫的子程序來模擬。被控對象的參數如下：增益為3.0，兩個慣性環(huán)節(jié)的時間常數為5s和2s。下面是自整定之前的曲線，超調量太大：下面是整定過程的曲線：下面是整定得到的參數的曲線：下面是另一組整定前的參數的曲線，過程變量PV曲線上升太慢：雖然整定前兩組PID參數相差很遠，兩次整定后得到PID參數差不多，使用整定得到的PID

6、參數的曲線外形也差不多。我覺得西門子的PID參數自整定是很好用的。要用好PID調整，搞清晰PID的計算公式和PID參數的意義是很有必要的。下面是PID的公式：式中誤差信號e(t)=SP(t)PV(t)，M(t)是PID掌握器的輸出值，Kc是掌握器的增益（比例系數），Ti和Td分別是積分時間和微分時間，Minitial是M(t)的初始值，實際上是積分的初始值。PID公式的前3項分別與誤差、誤差的積分和誤差的導數成正比。微分、積分是高等數學的概念，建議沒有學過高等數學的網友至少要搞清晰微分和積分的幾何意義，這對深化理解PID參數的意義有很大的關心。積分對應于下圖中誤差曲線e(t)與坐標軸包圍的面積

7、（圖中的灰色部分）。PID程序是周期性執(zhí)行的，執(zhí)行PID程序的時間間隔為Ts（即PID掌握的采樣周期）。我們只能使用連續(xù)的誤差曲線上間隔時間為Ts的一些離散的點的值來計算積分，因此不行能計算出精確的積分值，只能對積分作近似計算。一般用下圖中的矩形面積之和來近似精確積分。當Ts較小時，積分的誤差不大。在誤差曲線e(t)上作一條切線（見下圖），該切線與x軸正方向的夾角的正切值tg即為該點處誤差的一階導數de(t)/dt。PID掌握器輸出表達式中的導數用下式來近似：de(t)/dte(t)/t=e(n)-e(n-1)/Ts，式中e(n)是第n次采樣時的誤差值，e(n-1)是第n-1次采樣時的誤差值。

8、1.模糊掌握的關鍵點在于總結大量的實踐數據，然后做成黑匣子，看似神奇，實際都是閱歷參數！2.模糊掌握得到的數據是基于掌握設備性能不變的狀況下，是較為精確的。一旦使用時間長了，性能有所下降，這些閱歷參數往往就會有很大的偏頗了。3.即使是同樣型號的不同設備，其所處于的工藝環(huán)境，工藝流程，工藝特性的不同，其性能也會有差別，因此不能做到模糊掌握中同一數據的重復性使用。4.模糊掌握的理念是很好的，最起碼是超前掌握，但就目前而言，其有用性，動態(tài)性還是不如傳統的PID。5.傳統PID是滯后掌握，在目前的大多數工藝環(huán)境下，還是可以滿意掌握的需求的。6.基于傳統PID的特點，也延展了不同的掌握方式，如串級調整，

9、三沖量調整，分程調整，步進式等等。#p#分頁標題#e#7.個人覺得：隨著電子，網絡，計算機的飛速進展，傳統PID的滯后也會改善的更好，其動態(tài)調整特性是模糊掌握所不能比擬的。搞清晰PID參數的物理意義，和PID參數與閉環(huán)系統性能指標的關系，對于指導我們調整PID至關重要。PID的掌握原理可以用人對爐溫的手動掌握來理解。首先看看比例部分的作用。搞清晰PID參數的物理意義，和PID參數與閉環(huán)系統性能指標的關系，對于指導我們調整PID至關重要。首先看看比例部分的作用。PID的掌握原理可以用人對爐溫的手動掌握來理解。操作人員用眼睛讀取數字儀表檢測到的爐溫的測量值，并與爐溫的設定值比較，得到溫度的誤差值。

10、用手操作電位器，調整加熱的電流，使爐溫保持在設定值四周。操作人員知道使爐溫穩(wěn)定在設定值時電位器的位置（我們將它稱為位置L），并依據當時的溫度誤差值調整電位器的轉角。爐溫小于設定值時，在位置L的基礎上順時針增大電位器的轉角，以增大加熱的電流；爐溫大于設定值時，在位置L的基礎上反時針減小電位器的轉角，以減小加熱的電流。令調整后的電位器轉角與位置L的差值與誤差成正比，誤差肯定值越大，調整的角度越大。上述掌握策略就是比例掌握。閉環(huán)中存在著各種各樣的延遲作用。調整電位器轉角后，到溫度上升到新的轉角對應的穩(wěn)態(tài)值時有較大的延遲。由于延遲因素的存在，調整電位器轉角后不能立刻看到調整的效果，因此閉環(huán)掌握系統調整困難的主要緣由是系統中的延遲作用。假如增益太小，調整的力度不夠，使溫度的變