PID讲解理论课件.pptVIP

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。比例（P）调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。PID控制简介*积分（I）调节作用:是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器微分（D）调节作用:微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用。*PID实际应用参数调节PID参数的整定：1、可以在软件中进行自动整定；

2.自动整定的PID参数可能对于系统来说不是最好的，就需要手动凭经验来进行整定。PID参数设置的大小,一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。P在实际应用中是解决幅值震荡,P放大时,系统动作灵敏,速度快,稳态误差小,但P太大时,幅值震荡的幅度大,震荡频率小,震荡次数增加,系统达到稳定时间变长。如果P太小,会反复震荡,永远也达不到设定要求。I是解决动作响应的速度快慢的,可消除系统稳态误差,I变大时响应速度变慢,反之则快；D是消除静态误差的,提高系统动态特性,（减少超调量和反应时间）,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。*PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照:温度TIC:P=20~60%，I=180~600s，D=3-180s；压力PIC:P=30~70%，I=24~180s；液位LIC:P=20~80%，I=60~300s；流量FIC:P=40~100%，I=6~60s。*这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法,它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法,并在现场中得到了广泛的应用。

这种方法的基本程序是先根据运行经验,确定一组调节器参数,并将系统投入闭环运行,然后人为地加入阶跃扰动（如改变调节器的给定值）,观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意,则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复试验,直到满意为止。

???经验法简单可靠,但需要有一定现场运行经验,整定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时,有多个整定参数,反复试凑的次数增多,不易得到最佳整定参数。*下面以PID调节器为例，具体说明经验法的整定步骤:

?A.让调节器参数积分系数I=0，实际微分系数D=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数P，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。

?B.取比例系数P为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数I，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。

?C.积分系数I保持不变，改变比例系数P，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。否则，将原比例系数P增大一些，再调整积分系数I，力求改善控制过程。如此反复试凑，直到找到满意的比例系数P和积分系数I为止。

?D.引入适当的实际微分系数D，此时可适当增大比例系数P和积分系数I。和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。

PID参数是根据控制对象的惯量来确定的。大惯量如:大烘房的温度控制，一般P可在10以上，I=3-10，D=1左右。小惯量如:一个小电机带一台水泵进行压力闭环控制，一般只用PI控制。P=1-10，I=0.1-1，D=0，这些要在现场调试时进行修正的。*上图是过程过渡质量指示图，也是干扰作用影响下的过渡过程，用过渡过程衡量系统质量时，常用的指标有:衰减比:前后两个峰值的比，如图1中的B:B’余差:就是过渡过程终了时的残余偏差，如图1中的C最大偏差:即第一个波的峰值，如图中A