Ziegler-Nichols工程整定法

Ziegler-Nichols工程整定法PID控制理论的发展历史已经有数十年了，它的构想首先于1922年Minorsky的论文中被发表出来。PID控制器的模型首先出现在Callender等人在1936年所发表的论文里，而著名的Ziegler与Nichols则在1942年提出了PID控制的调整法则，历经了半个多世纪，PID一直是历史最久的控制系统设计方法，而且在今日依然被广泛的使用。PID参数的整定方法可以分为时域整定和频域整定两大类。时域方法中最基本的是Ziegler和Nichol提出的Z-N阶跃响应法。在实际的应用中传统的Z-N整定方法有着多种变型，最常见的有Cohen-Coon法与CHR法。Ziegler-Nichols工程整定法-反应曲线法，是工程上最常用的快速整定PID参数的方法。Ziegler-Nichols法根据给定对象的瞬态响应来确定PID控制器的参数，它首先通过实验，获取控制对象的阶跃响应，即在系统开环、带负载并处于稳定的状态下，给系统输入一个阶跃信号，测量系统的输出响应曲线，如下图1所示：图1阶跃激励信号与被控对象的阶跃响应曲线如果阶跃响应曲线y（t）看起来是一条S形的曲线，则可用此法，否则不能用。S形曲线用滞后时间τ和时间常数T来描述，对象传递函数可近似为：()()1sysKeusTs11其中K是放大系数：12可根据表1-1计算出KP、Ti、Td的值。表1-1Ziegler-Nichols法整定控制器参数调节规律KPTiTdPT/Kτ∞0PI0.9T/Kτ3.3τ0PID1.2T/Kτ2τ-2.2τ0.5τ