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PID控制技术及其整定方法研究毕业答辩 学生姓名： 学 号： 指导老师： 西北工业大学明德学院 目录 1.研究意义 2.论文主要内容 3.PID控制器简介 4.PID参数整定 5.PID参数整定总结 6.致谢 研究意义 PID控制及其控制器在当今控制理论中首屈一指，产品已经在工程实际中得到了广泛的应用，然而PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容 PID控制器的参数整定是根据已定的控制系统，求得控制系统质量最佳的调节性能，PID参数的整定直接影响到控制的效果，合适的PID参数整定可以提高控制效率，增加装置操作的平稳性。因此，PID控制器的参数整定有着重要而深远的意义。 论文主要内容 PID控制系统组成； 比例(P)、积分(I)、微分(D)控制； P、I、D参数的整定方法： 临界比例度法 衰减曲线法 反应曲线法 PID控制器简介 PID控制系统原理图 它是由比例、积分、微分三个重要的环节构成，传递函数为： 比例（P）控制 比例控制：控制器的输出与输入偏差成比例关系。系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作用以减小偏差。 请输入容 1.过程简单快速，比例作用大，可以加快调节，减少误差； 2.比例作用过大，使系统稳定性下降，造成不稳定； 3.有余差存在。 积分（I）控制 积分调节：消除系统余差，提高无差度。只要有 余差存在，积分调节就进行，直至无差，积分调 节停止。 1.调节器的输出不仅取决于偏差的大小，而且更主要的是取决于偏差存在的时间； 2.积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用越强；使系统稳定性加强。 3.与比例相比，积分调节使调节过程缓慢，波动加大。 微分（D）控制 微分（D）控制：控制器的输出与输入误差信号的微分成正比关系。（即与偏差的变化速度成正比） 1.消除系统滞后； 2.超前调节； 3.易引起系统振荡。 比例、积分、微分调节小结 1.比例调节根据”偏差大小“来动作，输出与输入偏差的大小成比例，调节及时、有力，但有余差；比例度越小，调节作用越强，太强时会引起振荡； 2.积分调节根据”偏差是否存在“来动作，输出与偏差对时间的积分成比例，其实质是消除余差。积分使最大动偏差增大，延长了调节时间；积分时间音乐小，积分作用越强，太强时易引起振荡； 3.微分调节根据”偏差变化速度“来动作，输出与偏差变化的速度成比例，有超前调节作用，对滞后大的系统调节效果好。可减少调节过程的动偏差，缩短调节时间；微分时间越大，作用越强，太强时易引起振荡。 PID参数整定 一、临界比例度法： 用临界比例度法整定PID参数的步骤如下： 1.将控制器的积分时间常数 置于最大(Ti=∞)，微分时间常数 置零(Td=0)， 比例系数Kp置适当的值，平衡操作一段时间，把系统投入自动运行。 2.将比例增益Kp逐渐减小，直至得到等幅振荡过程，记下此时的临界增益Ku和临界振荡周期Tu值。 3.根据Ku和Tu值，按照经验公式，计算出控制器各个参数，即Kp、Ti和Td的值。 PID参数整定 整定后系统的单位阶跃响应曲线： 临界比例度法实例： PID参数整定 二、衰减曲线法： 在闭环控制系统中，先将控制器变为纯比例作用，并将比例度预置在较大的数值上。在达到稳定后，用改变给定值的方法加入阶跃干扰，观察被控变量曲线的衰减比，然后从大到小改变比例度，直至出现4:1衰减比为止，记下此时的比例度δs（称为4:1衰减比例度），从曲线上得到衰减周期Ts。然后根据经验公式，求出控制器的参数整定值。 比例带系数 δ =0.8δs 积分时间 TI =0.3Ts 微分时间 TD=0.1Ts 先用经验公式法初定PID参数，然后，微调各参数并观察系统响应变化，直至得到较理想的控制性能。 PID参数整定 衰减曲线法实例：传递函数 PID控制器整定后的输出波形： PID参数调节 三、反应曲线法： 　　反应曲线法适用于对象传递函数可以近似为 的场合。先测出系统处于开环状态下的对象动态特性(即先输入阶跃信号，测得控制对象输出的阶跃响应曲线)，如图所示，然后根据动态特性估算出对象特性参数，控制对象的增益K、等效滞后时间L和等效时间常数T，然后根据经验值选取控制器参数。 PID参数