PID参数的整定方法.doc

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1、PID参数的整定方法第一节：PID的含义一．控制论的发展，PID的产生。1.自动控制，又称自动调节，自十九世纪产生以来，其历史也就短短的一百多年。一百年来，尤其在工程控制领域，自动控制得到了极其普遍的应用，取得了辉煌的效果。毫不夸张地说：如果没有自动控制，我们的社会就不可能发展到现在这个地步。而大学中增加自动控制专业的历史也非常短，是有数学专业转化而来。（本人就是自动控制专业毕业的）2．负反馈：在自动控制的研究过程中，提出了一个重要概念：负反馈。咱们搞自动控制的都知道，一个控制系统中，负反馈回路可以使得系统稳定，正反馈使得系统发散。负反馈理论应用非常广泛。不只工业

2、控制使用负反馈，大到国家宏观调控，中到商业管理，小到个人的行为，角角落落，无不出现负反馈的身影。负反馈过量，就是控制过度，会使得系统发生震荡。控制过度其实就是比例带过小。负反馈是不是过量，也跟比例带的设置有关系。3．稳定性：负反馈的方法有了，但是怎样界定震荡与不震荡，是否控制过度呢，1932年美国通信工程师H.奈奎斯特发现电子电路中负反馈放大器的稳定性条件，即著名的奈奎斯特稳定判据。从此有了判断设计的控制系统是否稳定的手段。4.中国人在自动控制领域的贡献《工程控制论》，作者钱学森。他在闲暇时（因新中国建立，他想回国，美国人就不准其接触核心科学）写出的在工程控制领域

3、具有里程碑式的一本书。二．PID是什么？1．调节器：执行机构好比人手脚，本控制量好比人的眼睛和感知器官，而调节器就是人的大脑，它是一个控制系统的核心。基本的调节器具有两个输入量：被调量和设定值。被调量就是反映被调节对象的实际波动的量值。比如水位温度压力等等；设定值顾名思义，是人们设定的值，也就是人们期望被调量需要达到的值。基本的调节器至少有一个模拟量输出。大脑根据情况运算之后要发布命令了，它发布一个精确的命令让执行机构去按照它的要求动作。事实上，为了描述方便，大家习惯上更精简为两个量：输入偏差和输出指令。2．什么是PIDP就是比例，就是输入偏差乘以一个系数；  I

4、就是积分，就是对输入偏差进行积分运算；  D就是微分，对输入偏差进行微分运算。至于是谁发明的PID控制方法，不得而知，但确实是一个天才。3．日常生活中的PID应用在日常生活中，人们不自觉的会应用到PID控制思想，只是没有上升到理论高度。比方说桌子上放个物体，样子像块金属。你心里会觉得这个物体比较重，就用较大力量去拿，可是这个东西其实是木头做的，外观被加工成了金属的样子。手一下子“拿空了”，用力过猛，这是怎么回事？比例作用太强了。导致你的大脑发出指令，让你的手输出较大的力矩，导致“过调”。还是那个桌子，还放着一块相同样子的东西，这一次你会用较小的力量去拿。可是东西纹

5、丝不动。怎么回事？原来这个东西确确实实是金属做的。刚才你调整小了比例作用，导致比例作用过弱。导致你的大脑发出指令，命令你的手输出较小的力矩，导致“欠调”。还是那个桌子，第三块东西样子跟前两块相同，这一次你一定会小心点了，开始力量比较小，感觉物体比较沉重了，再逐渐增加力量，最终顺利拿起这个东西。为什么顺利了呢？因为这时候你不仅使用了比例作用，还使用了积分作用，根据你使用的力量和物体重量之间的偏差，逐渐增加手的输出力量，直到拿起物品以后，你增加力量的趋势才得以停止。4．PID整定口诀相信大家在学习过程中都见过下面这PID参数的整定口诀：参数整定找最佳，从小到大顺序查。

6、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。曲线漂浮绕大弯，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，前高后低四比一。一看二调多分析，调节质量不会低。可是，对于一个初学者来说，如果没有具体的实例，还是不能判断怎么算绕大弯，怎么叫做快怎么叫做慢。咱们看看“曲线波动周期长，积分时间再加长。”这句话。要单纯理解这句话很不容易。它的本意是说：被调量波动不能稳定且周期较长，说明积分作用过强，需要将积分时间加长。可积分时间是否过长，不是单纯

7、看被调量的波动状况就能判断出来的。尤其是多冲量复杂调节系统，同样被调量的曲线形状，不能唯一断定是某一种因素所致，我们需要把输出曲线放在一起综合衡量。5．PID的工程整定方法：其实这个方法已经被大家所熟知，并由PID优化软件进行实现。浅白一点说，就是先把系统调为纯比例作用，然后增强比例作用让系统震荡，记录下比例作用和震荡周期，然后这个比例作用乘以0.6，积分作用适当延长。公式表达如下：Ｋｐ　＝　０．６×ＫｍＫｄ　＝　Ｋｐ×π／4ωＫｉ　＝　Ｋｐ×ω／πＫｐ为比例控制参数Ｋｄ为微分控制参数Ｋｉ为积分控制参数Ｋｍ为系统开始振荡时的比例值；ω为极坐标下振荡时的频率这个方法

8、只是提供一