PID参数整定

4PID调节原理1动态特性参数法稳定边界法衰减曲线法4.7.2PID参数的工程整定方法)1(10dtdeTedtTeuDtI4PID调节原理2背景：1942年由齐格勒(Ziegler)和尼科尔斯(Nichols)首先提出。使用方法的前提是，广义被控对象的阶跃响应可用一阶惯性环节加纯延迟来近似。4.7.2.1动态特性参数法seTsKsG1)(4PID调节原理3动态特性参数法：若广义被控对象的阶跃响应可用一阶惯性环节加纯延迟来近似则做实验得对象参数再根据Z—N调节器参数整定公式求取PID参数：seTsKsG1)(,,TK)1(10dtdeTedtTeuDtI4PID调节原理4)1(10dtdeTedtTeuDtI4PID调节原理5动态特性参数法的各种改进方法：以衰减率为性能指标的柯恩(Cohen)-库恩(Coon)整定公式以各种误差积分值为系统性能指标的调节器最佳数整定公式75.0Ψ4PID调节原理6(4.34)333.0)/(1TKKP(4.35))]/(2.21/{])/(3.0)/(33.3[/082.0)/(9.021TTTTTTKKIP(4.36))]/(2.01/[)/(37.0/)]/(6.01/{])/(5.0)/(5.2[/27.0)/(35.121TTTTTTTTTTKKDIP1）比例调节器2）比例积分调节器3）比例积分微分调节器柯恩(Cohen)-库恩(Coon)整定公式4PID调节原理74.7.2.2稳定边界法是闭环的整定方法。基于纯比例控制系统临界振荡试验所得数据，即临界比例带和临界振荡周期，利用一些经验公式，求取调节器最佳参数值。方法操作要点：纯比例调节下调比例带，使系统出现等幅振荡prprTprT4PID调节原理84PID调节原理9注意：在采用这种方法时，控制系统应工作在线性区，否则得到的持续振荡曲线可能是极限环，不能依据此时的数据来计算整定参数。由于被控对象特性的不同，按上述经验公式求得的调节器整定参数不一定都能获得满意的结果。为此，在实际应用时，需要针对具体系统，对上述求得的调节器参数作在线校正。4PID调节原理10也是闭环整定方法整定的依据同稳定边界法，也是纯比例调节下的试验数据，不同的只是这里的试验数据来自系统的衰减振荡，且衰减比特定(通常为4:1或10:1)，之后就与稳定边界法一样，也是利用一些经验公式，求取调节器相应的整定参数。4.7.2.3衰减曲线法4PID调节原理11图4.304:1衰减振荡曲线rT图4.3110:1衰减振荡曲线4PID调节原理12衰减曲线法的整定公式4PID调节原理13经验整定法（经验试凑法）根据经验先选一组控制器参数将系统投入运行根据运行情况依经验调整PID参数4PID调节原理14Kp↑微分↑积分↑4PID调节原理15例4.1用动态特性参数法和稳定边界法整定调节器。已知被控对象为二阶惯性环节测量装置和调节阀的特性为)12)(15(1)(sssG0.1)(,1101)(sGssGvm4PID调节原理16广义对象的传递函数为其阶跃响应曲线（曲线1）可近似为带纯延迟的一阶环节特性（曲线２）)110)(12)(15(1)()()()(ssssGsGsGsGmvpspessG5.21201)(4PID调节原理17利用柯恩—库恩参数整定公式，求得用稳定边界法整定的调节器参数为比较：1)柯恩—库恩整定公式求得的比例增益稍大。2)稳定边界法整定参数中积分、微分时间较大。4PID调节原理18离线整定和在线整定自适应PID参数整定的基本思路首先设法辨识出过程的特性，然后按某种规律对控制参数进行整定继电器型自整定法测试模式•利用继电环节的时滞特性产生闭环等幅振荡，再利用稳定边界法计算出整定的PID参数控制模式•利用整定后的参数对系统进行调节4.7.3PID参数的自整定方法4PID调节原理19继电器型自整定法继电器型PID参数自整定控制结构（图4.35）继电器的时滞特性临界比例带的确定eyd-d0dApr4prA——系统等幅振荡的幅值d——继电滞环的幅值4PID调节原理204.7.4数字PID参数的整定与模拟PID控制器相比，数字PID控制器参数的整定还包括采样周期T的确定采样周期T太大违反香农定理采样周期T太小计算负担重，微分积分作用不明显实际确定T时应考虑的因素：给定值的变化频率被控对象的特性执行机构的类型控制的回路数常用被调量采样周期的经验取值njjTT14PID调节原理21常用被调量采样周期的经验取值被调量采样周期T（s）备注流量1~5优先选用1~2s压力3~10优先选用6~8s液位6~8温度15~20取纯滞后时间常数成分15~204PID调节原理22参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1一看二调多分析，调节质量不会低