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PID各参数对PID运算输出的影响
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PID参数最通俗的解释与参数整定方法
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临界比例度法和阶跃响应法整定PID参数最佳步骤
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本帖最后由 yunrun-com-cn 于
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在“PID参数整定快速入门”这篇文章中介绍过：PID参数常见整定方法的最佳整定方法有有临界比例度法、衰减曲线法、阶跃响应法和经验法，PID参数的最佳整定方法有阶跃响应法和临界比例带法两种。本贴对阶跃响应法和临界比例带法的PID最佳整定步骤做详细介绍。
冷冻机 yunrun.com.cn/tech/1580.html
基于阶跃响应法的PID最佳整定步骤
<font color="#、将PID调节器设定为手动模式，稳定测量值。
<font color="#、测量值稳定后，在手动模式下阶段性地增大（或减小）输出信号，如下图所示记录流程响应数据，直到测量值稳定。
如上图所示，在流程响应数据中画上切线，求得过程增益Kp=△PV/△MV、死区时间L、延迟时间（时间常数）T。把△PV设定为100%，延迟时间Tˊ（=T）为响应达到63.2%的时间。
<font color="#、基于响应数据，通过下表求出PID参数后，利用PID调节器参数自整定确认控制结果。
Ziegler Nichols的最佳PID参数
原文地址：yunrun.com.cn/tech/655.html
基于临界比例度法的PID最佳整定步骤
在实际过程中无法得到阶段性响应数据时，采用此方法。
1、先将P、I设定为最大，D设定为最小，然后选择自动模式。
2、将P（增加调节增益）逐渐调小，到测量值开始振荡之前停止。
3、将I从最大逐渐减小，到测量值开始振荡之前停止。
4、将D从最小逐渐增大，到测量值开始振荡之前停止。
5、再次微调P，到测量值开始振荡之前停止。
[补充说明]
1、在串级控制回路中，先对副调节器的PID参数进行最佳整定后，再对主调节器进行最佳整定。
2、多个控制回路间相互干扰时，一方面进行最佳PID参数整定，另一方面需要降低调节灵敏度。
3、响应较快的流量控制、压力控制、液位控制通常使用PI控制，响应慢的温度控制及分析仪控制则使用PID控制。当前位置： >>
PID参数整定方法分析
PID 参数工程整定方法分析一：PID 及其原理 PID 代表 Proportional-Integral-Differential， 即比例积分微分， 指的是一项流 行的线性控制策略。 在 PID 控制器中， 错误信号在加到控制电源驱动电路之前先分别以三种方式 （比例、 积分和微分）被放大。比例增益向错误信号提供瞬时响应。积分增益求出错误信号的积 分，并将错误减低到接近零的水平，积分增益还有助于过滤掉实测信号中的噪音。微分 增益使驱动依赖于实测信号的变化率， 正确运用微分增益能缩短响应定位点改变或其它 干扰所需的稳定时间。 然而，在许多情况下，比例积分（PI: Proportional-Integral，没有微分增益） 控制策略也可以产生满足要求的结果， 而且通常要比完全的 PID 控制器更容易调整到 稳定的运行状态，并获得符合要求的稳定时间。 PID 控制器由比例单元（P） 、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入 e(t) 与输出 u(t)的关系为 u(t)=kp(e((t)1/TI∫e(t)dtTD*de(t)/dt)式中积分的上下限分 别是 0 和 t 因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(11/(TI*s)TD*s)其中 kp 为比例 系数；TI 为积分时间常数；TD 为微分时间常数。 二：PID 控制规律 当控制对象惯性较大且控制精度要求较高时， 可将比例积分微分合用。 比例积分微 分控制规律为：y?1? 1 de ? ? e ? ? edt ?TD ? ? p ? T1 dt ? ?当输入偏差为阶跃信号时，控制作用输出为比例、积分和微分三部分输出之和。 三：PID 工程整定方法 1.稳定边界法 稳定边界法又称临界比例度法，是目前应用较广的一种调节器参数整定方法。 在生产工艺容许的情况下， 先让调节器按比例调节工作。 从大到小逐渐改变调节器 的比例度，直至系统产生等幅振荡；记录此时的比例度 p m 和等幅振荡周期 Tm ,再通过 经验公式的简单计算，求出调节器的整定参数。其具体步骤如下： 1）首先取 Ti =∞， Td =0，根据广义对象特性选择一个较大的比例度 P 值，并在工 况稳定的情况下，将控制系统投入自动状态。 2）等系统运行平稳后，对设定值施加一个阶跃扰动，并减小 P，直到系统出现等 幅振荡。 3）根据 pm 和 Tm ，根据经验公式计算整定参数 P、Ti 和 Tm ，并按照计算结果设置 调节器参数，在做设定值扰动实验，观察过渡过程的曲线。若过渡过程不满足控制质量 要求，再重复，直到满意结果为止。数 参 调 被调节规律 整定参数P(%)Ti时间TdP PI PID2Pm 2.2Pm 1.7Pm0.85Tm 0.50Tm0.125Tm稳定边界法整定参数计算表临界振荡示意图 2.衰减曲线法 衰减曲线法是针对临界比例度法的不足， 在总结稳定边界法和其他一些方法的基础上的一种 参数整定方法。这种方法不需要系统打到临界震荡状态，其步骤如下： 1）首先取 Ti=∞，Td=0，比例度 P 置于比较大数值，将系统投入自动运行状态。 2）带系统工作平稳后，对设定值作阶跃扰动，然后观察期过渡过程。若过渡过程震荡衰减 太快，就减小比例度，反之亦然。并记录对应的比例度。 3）通过经验公式，计算并设置调节器参数，再做设定值扰动实验观察过渡过程曲线。 调节规律 整定参数P(%)TiTdP PI PIDPa 1.2Ps 0.8Ps0.5Ts 0.3Ts0.1Ts衰减比 4:1 时，衰减曲线法法整定参数计算图34：1 衰减调节过程曲线3. 响应曲线法 衰减曲线法：是参数整定要求达到衰减率为 0.75 的过程。先把调节规律采用纯比 例（TI =∞，TD =0） ，观察调节过程的衰减比，通过改变比例度，使衰减比达到规定的 0.75 为止。记下此时的比例度 PS 和周期 TS。然后，按经验数据得出初始参数响应曲线 法具体步骤： 1）首先使系统处于开环状态。 2）向调节阀输入一个阶跃信号，通过检测仪表 Gm，记录被控参数 y 的响应曲线――广义对 象阶跃曲线。 3）根据广义对象阶跃响应曲线，通过近似处理，在响应曲线的拐点处作切线，并把对象当 作有纯滞后的一阶惯性环节。调节规律 整定参数P（%）TiTdP?0T0 P0--PI 1.1 PID 0.85?0T0 P03.3 ? 0-?0T0 P02? 00.5 ? 04.经验法 这种方法实质上一种经验试凑法,它不需要进行试验和计算， 而是根据运行经验和先验知识， 先确定一组参数，然后人为叫人阶跃扰动，观察被控参数的响应曲线，并按照调节器各参数 对调节器过程的影响，逐次改变相应的整定参数值，一般按先比例度 P，再积分时间 Ti、微 分时间 Td 的顺序进行整定，知道获得满意的控制品质为止。表 4 各调节系统 PID 参数经验数据表 调节系统 流量 压力 液位 温度 比例度 δ （%） 40-100 30-70 20-80 20-60 积分时间 Ti（分） 0.1-1 0.4-3 1-5 3-10 0.5-3 微分时间 Td（分） 说明 对象时间常数小， 并有杂散扰动， δ 应大， Ti 较短，不必用微分。 对象滞后一般不大，δ 略小，Ti 略大， 不用微分。 δ 小，Ti 较大，要求不高时可不用积分， 不用微分。 对象容量滞后较大。δ 小，Ti 大，加微 分作用。四：工程整定方法对比 响应曲线法只适用于准许被控参数变化范围较大的生产过程。 反应曲线法的优点是实验方法 比稳定边界法和衰减曲线的实验容易掌握，实验所需时间比其他方法短。 稳定边界法适用于一般的流量、压力、液位和温度控制系统，但不适用于比例度特别小的过 程。 经验法的优点是不需要要进行专门的实验、 对生产过程影响小； 缺点是没有相应的计算公式 可借鉴，初始参数的选择完全依赖经验、有一点盲目性。 五：工程应用 PID 参数整定方法作为最通用的控制方法，对它的参数整定有许多方法；对于不同 的控制要求、 不同的系统先验知识， 考虑用不同的方法； 这些算法既能考虑到收敛性、 直观、 简单易用，还能综合负载干扰、过程变化的影响，并能根据尽可能少的信息和计算量，给出 较好的结果。PID 控制是一种经典的控制方法，遍及了整个工业自动化领域，是实际工业生 产过程正常运行的基本保证。 控制器的性能直接关系到生产过程的平稳高效运行以及产品的 最终质量， 因此控制系统的设计主要体现在控制器参数的整定上。 近年来出现了各种实用的 PID 控制器参数整定方法。
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....整定比例带(比例增益) 整定参数要根据上面提到的孤立分析的原则, 先把系统设置...PID调节及参数整定 - PID 就是比例微积分调节,具体你可以参照自动控制课程里有详细介绍!正作用与反作用在 温控里就是当正作用时是加热,反作用是制冷控制。 PID...PID 控制器参数整定及其改进方法 【摘要】简要介绍了 PID 控制器及其参数整定方法中的 Z-N 法、继电反馈 法和基于锁相环的参数整定法。并且利用计算机辅助设计...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...以下为这主要集中参数整定方法。 1 经验数据法 PID 控制器的参数整定在大量的...第三节 PID 参数的工程整定方法 调节器参数的整定,是自动调节系统中相当重要的...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...我们可以根据分析比例、 积分、 微分的基本性质,判读趋势图中比例、积分、微分的基本曲线特征,从而对 PID 参数进行整定。 这个方法基本等同于经验凑试法,且比传统...常用的 PID 参数整定方法有哪些 编程语言 专业回答 syser22
15:10 确定控制器参数 数字 PID 控制器控制参数的选择,可按连续-时间 PID 参数整定...摘要PID 控制器现在仍然是应用最广泛的工业控制器, 其关键在于对 PID 参 数的优化整定,而采用常规的手工整定方法已经难以满足要求,目前需要解 决对 PID 参数的...器参数 数字 PID 控制器控制参数的选择,可按连续-时间 PID 参数整定方法进行...在凑试时,可参考以上参数分析控制过程的影响趋势,对参数进行先比例,后积分, 再...PID控制及参数整定 - PID 控制及参数整定 一、过程控制的基本概念 过程控制DD对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。 1、模拟控制系统 被控量的值...
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实践中的PID参数整定步骤是什么？
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确定控制器参数数字PID控制器控制参数的选择，可按连续-时间PID参数整定方法进行。在选择数字PID参数之前，首先应该确定控制器结构。对允许有静差（或稳态误差）的系统，可以适当选择P或PD控制器，使稳态误差在允许的范围内。对必须消除稳态误差的系统，应选择包含积分控制的PI或PID控制器。一般来说，PI、PID和P控制器应用较多。对于有滞后的对象,往往都加入微分控制。选择参数控制器结构确定后，即可开始选择参数。参数的选择，要根据受控对象的具体特性和对控制系统的性能要求进行。工程上，一般要求整个闭环系统是稳定的，对给定量的变化能迅速响应并平滑跟踪，超调量小；在不同干扰作用下，能保证被控量在给定值；当环境参数发生变化时，整个系统能保持稳定，等等。这些要求，对控制系统自身性能来说，有些是矛盾的。我们必须满足主要的方面的要求，兼顾其他方面，适当地折衷处理。 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：
⑴让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数S1，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。
⑵取比例系数S1为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数S0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。
(3)积分系数S0保持不变，改变比例系数S1，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S1增大一些，再调整积分系数S0，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S1和积分系数S0为止。
⑷引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD，此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。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。
注意：仿真系统所采用的PID调节器与传统的工业 PID调节器有所不同，各个参数之间相互隔离，互不影响，因而用其观察调节规律十分方便。
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。
我提供一种增量式PID供大家参考
△U(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)
A=Kp(1+T/Ti+Td/T)
B=Kp(1+2Td/T)
T采样周期 Td微分时间 Ti积分时间
用上面的算法可以构造自己的PID算法。U（K）=U（K-1）+△U（K）PID控制器的参数整定，可以不依赖于受控对象的数学模型。工程上，PID控制器的参数常常是通过实验来确定，通过试凑，或者通过实验经验公式来确定。常用的方法，采样周期选择，实验凑试法实验凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意的响应，从而确定PID控制参数。整定步骤实验凑试法的整定步骤为&先比例，再积分，最后微分&。（1）整定比例控制将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。（2）整定积分环节若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。（3）整定微分环节若经过步骤（2），PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。先置微分时间TD=0，逐渐加大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。实验经验法扩充临界比例度法实验经验法调整PID参数的方法中较常用的是扩充临界比例度法,其最大的优点是，参数的整定不依赖受控对象的数学模型，直接在现场整定、简单易行。扩充比例度法适用于有自平衡特性的受控对象，是对连续-时间PID控制器参数整定的临界比例度法的扩充。整定步骤扩充比例度法整定数字PID控制器参数的步骤是：（1）预选择一个足够短的采样周期TS。一般说TS应小于受控对象纯延迟时间的十分之一。（2）用选定的TS使系统工作。这时去掉积分作用和微分作用，将控制选择为纯比例控制器，构成闭环运行。逐渐减小比例度，即加大比例放大系数KP，直至系统对输入的阶跃信号的响应出现临界振荡（稳定边缘），将这时的比例放大系数记为Kr,临界振荡周期记为Tr。（3）选择控制度。控制度，就是以连续-时间PID控制器为基准，将数字PID控制效果与之相比较。通常采用误差平方积分作为控制效果的评价函数。定义控制度（3-25）采样周期TS的长短会影响采样-数据控制系统的品质，同样是最佳整定，采样-数据控制系统的控制品质要低于连续-时间控制系统。因而，控制度总是大于1的，而且控制度越大，相应的采样-数据控制系统的品质越差。控制度的选择要从所设计的系统的控制品质要求出发。（4）查表确定参数。根据所选择的控制度，查表3一2，得出数字PID中相应的参数TS,KP,TI和TD。（5）运行与修正。将求得的各参数值加入PID控制器,闭环运行,观察控制效果,并作适当的调整以获得比较满意的效果。
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