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PID控制器参数整定的一般方法

  下面是PID控制器参数整定的一般方法:

  PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。

  PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:

  一是理论计算整定法。

  它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。

  二是工程整定方法。

  它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。

  但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下:

  (1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;

  (2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;

  (3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

  PID参数的设定:是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小。

  比例I/微分D=2,具体值可根据仪表定,再调整比例带P,P过头,到达稳定的时间长,P太短,会震荡,永远也打不到设定要求。

  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T:P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s;

  压力P:P=30~70%,T=24~180s;

  液位L:P=20~80%,T=60~300s;

  流量L:P=40~100%,T=6~60s。

  书上的常用口诀:

  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。

  经过多年的工作经验,我个人认为PID参数的设置的大小,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是解决幅值震荡,P大了会出现幅值震荡的幅度大,但震荡频率小,系统达到稳定时间长;I是解决动作响应的速度快慢的,I大了响应速度慢,反之则快;D是消除静态误差的,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间;I在180-240s之间;D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间;I在30-90s之间;D在30以下。

  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。


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