第四章_PID调节原理解读.ppt

4.3.2 比例调节的特点 积分作用：消除稳态误差 比例积分控制器的阶跃响应特性： 4.5.2 PD调节规律 微分作用：超前控制作用 比例微分控制器的阶跃响应特性 4.6 PID 调节规律 (1) PID控制器的时域响应特性 已知PID控制器的时域表达式为： (2) PID控制器的频率响应特性 一、频域响应特性： 已知PID控制器的传递函数为： 1.低频段： 分析： 低频段反映积分特性，增益趋向于无穷大，用于消除稳态偏差； 高频段反映不完全微分特性，抑制高频干扰，同时，取相位超前作用。 基本PID控制算法小结 4.7 变形的PID控制算法 一、??微分先行PID控制算法— PI-D算法 二、?比例先行PID控制算法— I-PD算法 三、 带设定值滤波的PID控制算法 —— 部分比例先行PID算法 4.7.1 微分先行（PI-D）算法： PD控制与微分先行 4.7.2 比例先行（I-PD）算法: 比例先行算法的等效形式 4.7.3 部分比例先行PID算法： PID控制算法的局限性 工业中的难控过程或对象: 3. PID参数对系统动静态特性的影响 比例度过小，即比例放大系数过大时，比例控制作用很强，系统有可能产生振荡； 积分时间过小时，积分控制作用很强，易引起振荡； 微分时间过大时，微分控制作用过强，易产生振荡。 工程整定法特点 不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中进行现场整定 方法简单； 计算简便； 易于掌握。 4.8.2 控制器参数整定 指决定调节器的比例度δ、积分时间TI和微分时间TD和采样周期Ts的具体数值。 整定的实质是通过改变调节器的参数，使其特性和过程特性相匹配，以改善系统的动态和静态指标，取得最佳的控制效果。 4.8.2.1 现场凑试法 4.8.2.1 现场凑试法 按照先比例（P）、再积分（I）、最后微分（D）的顺序。 置调节器积分时间TI=∞，微分时间TD=0，在比例度δ按经验设置的初值条件下，将系统投入运行，整定比例度δ。求得满意的4：1过渡过程曲线。 引入积分作用（此时应将上述比例度δ加大1.2倍）。将TI由大到小进行整定。 若需引入微分作用时，则将TD按经验值或按TD=（1/3～1/4）TI设置，并由小到大加入。 4.8.2.3 临界比例度法 在闭合的控制系统里，将调节器置于纯比例作用下，从大到小逐渐改变调节器的比例度，得到等幅振荡的过渡过程。 此时的比例度称为临界比例度δk，相邻两个波峰间的时间间隔，称为临界振荡周期Tk。 将调节器的积分时间TI置于最大（TI=∞），微分时间置零（TD=0），比例度δ适当，平衡操作一段时间，把系统投入自动运行。 将比例度δ逐渐减小，得到等幅振荡过程，记下临界比例度δk和临界振荡周期Tk值。 临界比例度法整定注意事项 有的过程控制系统，临界比例度很小，使系统接近两式控制，调节阀不是全关就是全开，对工业生产不利。 有的过程控制系统，当调节器比例度δ调到最小刻度值时，系统仍不产生等幅振荡，对此，就把最小刻度的比例度作为临界比例度δk进行调节器参数整定。 4.8.2.4 衰减曲线法 选把过程控制系统中调节器参数置成纯比例作用（TI=∞，TD=0）使系统投入运行。再把比例度δ从大逐渐调小，直到出现4：1衰减过程曲线。 此时的比例度为4：1衰减比例度δc，两个相邻波峰间的时间间隔，称为4：1衰退减振荡周期Ts。 衰减曲线法 根据δc和Ts，使用公式，即可计算出调节器的各个整定参数值。 按 “先P后I最后D”的操作程序，将求得的整定参数设置在调节器上。再观察运行曲线，若不太理想，还可作适当调整。 衰减曲线法注意事项 反应较快的控制系统，要认定4：1衰减曲线和读出Ts比较困难，此时，可用记录指针来回摆动两次就达到稳定作为4：1衰减过程。 在生产过程中，负荷变化会影响过程特性。当负荷变化较大时，必须重新整定调节器参数值。 若认为4：1衰减太慢，宜应用10：1衰减过程。对于10：1衰减曲线法整定调节器参数的步骤与上述完全相同，仅仅采用计算公式有些不同。 (1)、特点：对克服对象的容量滞后有显著的效果。 (2)、适用：负荷变化大，容量滞后大，控制质量 要求很高的系统。 解释上面三个小式子。在稳态条件下，对象增益为Kp。 偏差则可直接取实际给定值与实际测量值之差。让学生对照水位控制系统自己来理解比例控制算法。 提示：比如我们再假设水输出手阀开大一些，相当在干扰通道上加了一个扰动，导致水的流出量增加，水位下降，比例控制器动作，加大进水量，最终到达稳态时，必然有流入量等于流出量，考虑到流出量增大了，则流入量也一定增大了，而这