电子论文-PID调节口决.pdf

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1、PID参数调节控制系统经常采用PID调节，比例环节放大时，系统动作灵敏、速度快、稳态误差小。但比例太大时系统振荡次数会增加，调节时间变长，甚至会不稳定。积分控制可消除系统稳态误差，但会使系统滞后增加稳定性变差，反应速度变慢。微分控制可提高系统动态特性（减少超调量和反应时间），使系统稳态误差减小。采用PID调节时传递函数为：⎛⎞1GK=++⎜⎟1TSPIDPD⎝⎠TSI其中Kp为比例系数，TI为积分常数，TD为微分常数。将上式化为零、极点形式为：⎛⎞114+−TT⎛114−−TT⎞DIDI⎜⎟SS++⎜⎟⎜⎟2

2、2TT⎜⎟⎝⎠DD⎝⎠GK=TPIDPDS其中放大倍数为KPTD，极点为0，114+−TT114−−TTDIDI零点为：−和−2T2TDD可以看出实际上是没有这样的传递函数的，我们可以给其增加一个影响很小的极点，并作适当的补偿来满足上式。下面介绍一种实验方式确定PID参数。对于未知的控制环路参数，很难调节系统特性，一般我们都是逐步改进比例、积分、微分环节来凑控制参数。遇上复杂系统很难调节。下面使用扩充临界比例度法整定控制参数。首先，去掉控制器的积分、微分环节，只用比例环节调节误差放大倍数。逐步加大误差放大系数

3、，直到系统阶跃响应出现4~5次振荡，此时，我们认为系统处于临界振荡状态。设定此时的比例系数为Kr，从第一个振荡顶点到第二个振荡顶点为周期Tr。然后根据下面列举的Ziegler-Nichols经验公式确定PID参数。控制规律KP/KrTI/TrTD/TrZiegler-NicholsPI0.450.83整定参数PID0.60.50.125以下面两种误差放大器设计方法为例，对于误差放大器计算其放大倍数、零点、极点如下：C3R2C2R1Vf-VoVr+()VVor−(VVrf−)传递函数为：=11⎛⎞R1C⎜⎟+R

4、2SCSC32⎝⎠11+RCS22整理得：VVor=−()Vf+VrRSCCRCCS1232()++23⎛⎞1⎜⎟S+1⎝⎠RC22G=误差放大部分为：RC⎛⎞CC+1323SS⎜⎟+RCC⎝⎠223CC+23其中比例为：1RC；零点为：-1RC；极点为：0和-1322RCC223C3C1R2C2R1Vf-VoVr+()VVor−(VVrf−)传递函数为：=11⎛⎞1C⎜⎟+RR1CSCSC2SC32⎝⎠111++RCSRCS1122整理得：VVor=−()Vf+VrRS12()CCR++32C2C3S⎛⎞1

5、1⎛⎞⎜⎟SS++⎜⎟C1⎝⎠RC11⎝RC22⎠G=误差放大部分为：C⎛⎞CC+323SS⎜⎟+RCC⎝⎠223CC+23其中比例为：CC；零点为：-1RC和-1RC；极点为：0和-131122RCC223以第二种误差放大器为例，经过实验确定Kr和Tr后，查表并求取合理的比例以及零、极点补偿，然后根据下面的公式求取误差放大器中各元件参数。CCKT=13PD114+−TTDI1RC=112TD114−−TTDI1RC=222TDCC+23此外，应选择参数使极点比较大（应高于所得零点几个量级）。RCC223应用

6、上述方法，一般可得到性能较好的系统。如要求达不到，还应进行逐步的修正。