《PID参数整定》.ppt

4 PID调节原理 * 动态特性参数法 稳定边界法 衰减曲线法 4.7.2 PID参数的工程整定方法 * 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 * 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： * * 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 * 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 * 4.7.2.2 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 * * 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。 * 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 * 图4.30 4:1衰减振荡曲线 图4.31 10:1衰减振荡曲线 * 衰减曲线法的整定公式 * 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 * Kp↑ 微分↑ 积分↑ * 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 * 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） * 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。 * 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 4.7.3 PID参数的自整定方法 * 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 A —— 系统等幅振荡的幅值 d —— 继电滞环的幅值 * 4.7.4 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 * 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 15~20 　 * 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 4 PID调节原理