6过控第六章PID控制器.ppt

第六章 PID控制器设计及参数整定 决定微分作用的强弱有2个因素： 1) 起始跳变幅度，用微分增益KD来衡量， 2) 衰减时间长短，用微分时间TD来衡量。 输出跳得越高，或降得越慢，表示微分作用越强。 微分时间TD越大，微分作用越强。 微分增益KD是固定不变的，只与控制器的类型有关。 反微分控制器运用于噪音较大的系统，起滤波作用。 将控制器的积分时间TI置于最大（ TI =∞） ，微分时间TD 置零（TD=0），比例带置为较大的数值, 把系统投入闭环运行。 系统稳定后，施加一个阶跃输入；减小比例度，直到出现等幅振荡为止。 6.2 PID参数的整定方法---临界比例度法 记录临界比例带和等幅振荡周期。 根据δK和TK ，采用下表中的经验公式，计算控制器各参数。 按先P，后I，最后D的操作程序，将控制器整定参数调到计算值上；观察其运行曲线，作进一步调整。 6.2 PID参数的整定方法---临界比例度法 6.2 PID参数的整定方法---临界比例度法 受到一定的限制。如有些系统不允许进行反复振荡试验；如时间常数较大的单容过程，采用比例控制时根本不可能出现等幅振荡。 过程特性不同，整定得到的控制器参数不一定能获得满意结果。如无自衡特性过程，整定参数往往会使系统响应的衰减率偏大（即ψ0.75）；有自衡特性的高阶等容过程，整定参数使系统衰减率偏小（即ψ0.75）。 将控制器的积分时间TI置于最大（ TI =∞） ，微分时间TD 置零（TD=0），比例带置为较大的数值, 把系统投入闭环运行。 系统稳定后，施加一个阶跃输入；减小比例度，直到出现衰减振荡为止。记录比例带，及衰减振荡周期或上升时间。 6.2 PID参数的整定方法---衰减曲线法 根据δK,TS ,tp，采用下表中的经验公式，计算控制器各参数。 按先P，后I，最后D的操作程序，将控制器整定参数调到计算值上；观察其运行曲线，作进一步调整。 6.2 PID参数的整定方法---衰减曲线法 6.2 PID参数的整定方法---衰减曲线法 准确地确定系统4:l（或l0:1）的衰减程度比较困难 不适用于一些扰动比较频繁、过程变化比较快的系统。 一种开环整定方法。利用系统开环广义对象的阶跃响应曲线进行控制器参数整定。 6.2 PID参数的整定方法---反应曲线法 系统置于开环状态。 在调节阀Gv(s)的输入端施加一个阶跃信号，记录下测量变送环节Gm(s)的输出响应曲线c(t)。 6.2 PID参数的整定方法---反应曲线法 根据阶跃响应曲线，得到广义被控过程的传递函数。 根据近似经验公式计算控制器参数。 A.无自平衡广义过程 6.2 PID参数的整定方法---反应曲线法 B.自平衡广义过程 6.2 PID参数的整定方法---反应曲线法 6.2 PID参数的整定方法---反应曲线法 柯恩（Cheen）-库思（Coon）整定公式 P控制器： PI控制器： PID控制器： 几种整定方法的比较 实验费时 系统闭环，安全 衰减曲线法 需要经验 系统闭环，不需计算 经验法 会出现被调量等幅振荡 系统闭环 稳定边界法 系统开环，被调量变化较大，影响生产 方法简单 反应曲线法 缺 点 优 点 整定方法 6.2 PID参数的整定方法---自整定 用于在被控过程特性发生变化时，对控制器参数进行自适应调整。 6.2 PID参数的整定方法---自整定 极限环自整定法 开关S置于位置2，具有继电特性的非线性环节接入闭环系统，产生自激等幅振荡，获得极限环；测出极限环的幅值和临界振荡周期，计算出临界比例度；根据记录的δk和Tk，按照临界比例度法计算公式计算控制器参数；将系统切换到PID工作状态，投入整定的PID参数，并在运行过程中适当调整。 全刻度指示控制器 6.3 DDZ-III型PID控制器 将变速器送来的1-5V.DC的测量信号，与1-5V.DC的给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PID运算，输出4-20mA.DC信号，传递给执行器，实现对过程参数的自动控制。 1、偏差指示控制器 2、全刻度指示控制器 6.3 DDZ-III型PID控制器 全刻度指示控制器---外部结构 主要内容 6.1 PID控制原理 6.2 PID控制参数的整定方法 6.3 DDZ-III型PID控制器 6.1 PID控制原理 PID :Proportional-Integral-Derivative(比例－积分－微分) 本质上是一种负反馈控制，特别适用于过程的动态性能良好而且控制性能要求不