浅析PID参数整定方法.pdf

《浅析PID参数整定方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据2009年第6期戴雅馨：浅析PID参数整定方法浅析PID参数整定方法戴雅馨(唐山氯碱有限责任公司，河北丰南063305)摘要：介绍了工程上常用PID参数整定方法及适用场合。关键词：PID；参数整定；方法中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1005—8370(2009)06—15—03PID是比例，积分，微分的缩写。一个自动控制系统的过渡过程或者控制质量，与被控对象的特性、干扰形式与大小、控制方案的确定及控制器的参数整定有着密切关系。对象特性和干扰情况是受工艺操作和设备特性限制的。在确定控制方案时，只能尽量设计合理，并不能任意

2、改变它。一旦方案确定了，对象各通道的特性就已成定局。这时控制质量只取决于控制参数的整定了。所谓PID参数的整定，就是按照已定的控制方案，求取使控制质量最好时的PID参数值，具体来说，就是确定最合适的控制器比例度P、积分时间Ti和微分时间Td。1PID参数整定方法及应用场合PID参数整定方法很多，工程上最常用的有临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法。1．1临界比例度法这是目前使用较多的一种方法。它是先通过试验得到临界比例度PB和临界周期Tk，然后根据经验公式求出控制器各参数值。具体做法如下：1)被控系统稳定后，把控制器的积分时问放到最大，微分时

3、间放到零(相当于切除了积分和微分作用，只使用比例作用)。2)通过外界干扰或使控制器设定值作一阶跃变化，观察由此而引起的测量值振荡。3)从大到小逐步把控制器的比例度减小，看测量值振荡的变化是发散的还是衰减的，如是衰减的则应把比例度继续减小；如是发散的则应把比例度放大。4)连续重复2)、3)步骤，直至测量值按恒定幅度和周期发生振荡，即持续4～5次等幅振荡为止。此时的比例度示值就是临界比例度PB。5)从振荡波形图来看，来回振荡1次的时间就是临界周期Tk，即从振荡波的第一个波的顶点到第二个波的顶点的时间。如果有条件用记录仪，就比较好观察了，即可看振荡

4、波幅值，还可看测量值输出曲线的峰——峰距离，把该测量值除以记录纸的走纸速度，就可计算出临界周期Tk；如果是DCS控制，在趋势记录曲线中可直接得出Tk(如图1)。煽图1临界振荡过程得到了临界比例度PB和临界周期Tk后．就可根据表1中的经验公式求出控制器的P、Ti、刚参数值了。万方数据纯碱工业表1临界比例度法参数计算公式表临界比例度整定法又称为“闭环振荡法”，它的特点是：不需要求得控制对象的特性，而直接在闭合的控制系统中进行整定，适用于一般的控制系统。但对于临界比例度很小的系统不适用，在某些生产过程中不允许振荡的场合，此整定法也不适用。1．2衰减

5、曲线法衰减曲线法是通过使系统产生衰减振荡来整定控制器的参数值的，有4：1和10：1两种衰减曲线法，具体做法如下(以4：1为例)：1)在闭合的控制系统中，将控制器变为纯比例作用，比例度放在较大的数值上。2)系统达到稳定后，通过外界干扰或使控制器设定值作一阶跃变化，观察记录曲线的衰减比。3)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Ps(叫4：1衰减比例度)并从曲线上得出衰减周期Ts(在4：1曲线中为峰——峰时间，如图2)。对有些控制对象，控制过程进行较快，难以从记录曲线上找出衰减比。这时，只要被控量波动2次就能达到稳定状态，

6、可近似认为是4：1的衰减过程，其波动1次时间为Ts。得到了衰减比例度Ps和衰减周期Ts后，就可根据表2中的经验公式求出控制器的P、Ti、Td参数值了。表24：1衰减曲线法控制器参数计算表有的过程4：1衰减比仍嫌振荡过强，可采用10：1衰减曲线法。方法同4：1衰减曲线法，得到10：1衰减曲线后，记下此时的比例度Ps7和最大偏f图24：1(a)和10：1(b)振荡过程差时间T升(又称上升时间，在10：1曲线中到达第一个峰值所用的时间)，然后根据表3中的经验公式，求出相应的P、Ti、Td参数值。表310：l衰减曲线法控制器参数计算表衰减曲线法比较简

7、便，适用于一般情况下的各种参数的控制系统。但对于干扰频繁，记录曲线不规则，不断有小摆动时，由于不易得到正确的衰减比例度Ps和衰减周期Ts，使得这种方法难于应用。1．3经验凑试法经验凑试法是长期的生产实践中总结出来的一种整定方法。它是根据经验公式先将控制器参数放万方数据2009年第6期戴雅馨：浅析PID参数整定方法在一个数值上，直接在闭合的控制系统中，通过改变给定值施加干扰，观察过渡过程曲线，运用P、Ti、Td对过渡过程的影响为指导，按照规定顺序，对比例度P、积分时间Ti和微分时间Td逐个整定，直到获得满意的过渡过程为止。具体做法如下：表4各类

8、控制系统中控制器参数经验数据表被控变量特点P，％Ti，minTd，min1)在闭合的控制系统中，根据经验并参考表4的数据，选出一个合适的P、n值作为起始值，将系统投