發布日期：2022-04-22 點擊率：75
下面是PID控制器參數整定的一般方法：
PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。
PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。
這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。
PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最后調整與完善。現在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行PID控制器參數的整定步驟如下：
(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作；
(2)僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，記下這時的比例放大系數和臨界振蕩周期；
(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。PID參數的設定：
是靠經驗及工藝的熟悉，參考測量值跟蹤與設定值曲線，從而調整PID的大小。
比例I/微分D=2，具體值可根據儀表定，再調整比例帶P，P過頭，到達穩定的時間長，P太短，會震蕩，永遠也打不到設定要求。
PID控制器參數的工程整定,各種調節系統中P.I.D參數經驗數據以下可參照：
溫度T：P=20~60%，T=180~600s，D=3-180s；
壓力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。
書上的常用口訣：
參數整定找最佳，從小到大順序查；
先是比例后積分，最后再把微分加；
曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大；
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳；
曲線偏離回復慢，積分時間往下降；
曲線波動周期長，積分時間再加長；
曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；
動差大來波動慢。微分時間應加長；
理想曲線兩個波，前高后低
4比1；
一看二調多分析，調節質量不會低。
PID參數的設置的大小，
一方面是要根據控制對象的具體情況而定；
另一方面是經驗。
P是解決幅值震蕩，P大了會出現幅值震蕩的幅度大，但震蕩頻率小，系統達到穩定時間長；
I是解決動作響應的速度快慢的，I大了響應速度慢，反之則快；
D是消除靜態誤差的，一般D設置都比較小，而且對系統影響比較小。
對于溫度控制系統P在5-10%之間；I在180-240s之間；D在30以下。對于壓力控制系統P在30-60%之間；I在30-90s之間；D在30以下。
這里介紹一種經驗法。這種方法實質上是一種試湊法，它是在生產實踐中總結出來的行之有效的方法，并在現場中得到了廣泛的應用。
這種方法的基本程序是先根據運行經驗，確定一組調節器參數，并將系統投入閉環運行，然后人為地加入階躍擾動（如改變調節器的給定值），觀察被調量或調節器輸出的階躍響應曲線。
若認為控制質量不滿意，則根據各整定參數對控制過程的影響改變調節器參數。這樣反復試驗，直到滿意為止。
經驗法簡單可靠，但需要有一定現場運行經驗，整定時易帶有主觀片面性。當采用PID調節器時，有多個整定參數，反復試湊的次數增多，不易得到最佳整定參數。下面以PID調節器為例，具體說明經驗法的整定步驟：
A.讓調節器參數積分系數S0=0，實際微分系數k=0，控制系統投入閉環運行，由小到大改變比例系數S1，讓擾動信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿意的控制過程為止。
B.取比例系數S1為當前的值乘以0.83，由小到大增加積分系數S0，同樣讓擾動信號作階躍變化，直至求得滿意的控制過程。
C.積分系數S0保持不變，改變比例系數S1，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續調整，直到滿意為止。否則，將原比例系數S1增大一些，再調整積分系數S0，力求改善控制過程。如此反復試湊，直到找到滿意的比例系數S1和積分系數S0為止。
D.引入適當的實際微分系數k和實際微分時間TD，此時可適當增大比例系數S1和積分系數S0。和前述步驟相同，微分時間的整定也需反復調整，直到控制過程滿意為止。
PID參數是根據控制對象的慣量來確定的。大慣量如：
大烘房的溫度控制，一般P可在10以上，I=3-10，D=1左右。小慣量如：一個小電機帶一臺水泵進行壓力閉環控制，一般只用PI控制。P=1-10，I=0.1-1，D=0，這些要在現場調試時進行修正的。對,看場合應用,PID是由比例、微分、積分三個部分組成的，在實際應用中經常只使用其中的一項或者兩項，如P、PI、PD、PID等。就可以達到控制要求...PLC編程指令里都會有PID這個功能指令...至于P,I,D數值的確定要在現場的多次調試確定...
比例控制（P）：比例控制是最常用的控制手段之一，比方說我們控制一個加熱器的恒溫100度，當開始加熱時，離目標溫度相差比較遠，這時我們通常會加大加熱，使溫度快速上升，當溫度超過100度時，我們則關閉輸出，通常我們會使用這樣一個函數
e(t)=SP–y(t);
u(t)=e(t)*P
SP——設定值
e(t)——誤差值
y(t)——反饋值
u(t)——輸出值
P——比例系數
滯后性不是很大的控制對象使用比例控制方式就可以滿足控制要求，但很多被控對象
中因為有滯后性。也就是如果設定溫度是200度，當采用比例方式控制時，如果P選擇比較大，則會出現當溫度達到200度輸出為0后，溫度仍然會止不住的向上爬升，比方說升至230度，當溫度超過200度太多后又開始回落，盡管這時輸出開始出力加熱，但溫度仍然會向下跌落一定的溫度才會止跌回升，比方說降至170度，最后整個系統會穩定在一定的范圍內進行振蕩。
如果這個振蕩的幅度是允許的比方說家用電器的控制，那則可以選用比例控制.
比例積分控制（PI）：積分的存在是針對比例控制要不就是有差值要不就是振蕩的這種特點提出的改進，它常與比例一塊進行控制，也就是PI控制。
其公式有很多種，但大多差別不大，標準公式如下：
u(t)=Kp*e(t)+Ki∑e(t)+u0
u(t)——輸出
Kp——比例放大系數
Ki——積分放大系數
e(t)——誤差
u0——控制量基準值（基礎偏差）
大家可以看到積分項是一個歷史誤差的累積值，如果光用比例控制時，我們知道要不就是達不到設定值要不就是振蕩，在使用了積分項后就可以解決達不到設定值的靜態誤差問題，比方說一個控制中使用了PI控制后，如果存在靜態誤差，輸出始終達不到設定值，這時積分項的誤差累積值會越來越大，這個累積值乘上Ki后會在輸出的比重中越占越多，使輸出u(t)越來越大，最終達到消除靜態誤差的目的。
PI兩個結合使用的情況下，我們的調整方式如下：
1、先將I值設為0，將P值放至比較大，當出現穩定振蕩時，我們再減小P值直到P值不振蕩或者振蕩很小為止（術語叫臨界振蕩狀態），在有些情況下，我們還可以在些P值的基礎上再加大一點。
2、加大I值，直到輸出達到設定值為止。
3、等系統冷卻后，再重上電，看看系統的超調是否過大，加熱速度是否太慢。
通過上面的這個調試過程，我們可以看到P值主要可以用來調整系統的響應速度，但太大會增大超調量和穩定時間；而I值主要用來減小靜態誤差。
PID控制：
因為PI系統中的I的存在會使整個控制系統的響應速度受到影響，為了解決這個問題，我們在控制中增加了D微分項，微分項主要用來解決系統的響應速度問題，其完整的公式如下：
u(t)=Kp*e(t)+Ki∑e(t)+Kd[e(t)–e(t-1)]+u0
在PID的調試過程中，我們應注意以下步驟：
1、關閉I和D，也就是設為0.加大P，使其產生振蕩；
2、減小P，找到臨界振蕩點；
3、加大I，使其達到目標值；重新上電看超調、振蕩和穩定時間是否吻合要求；
4、針對超調和振蕩的情況適當的增加一些微分項；
5、注意所有調試均應在最大爭載的情況下調試，這樣才能保證調試完的結果可以在全工作范圍內均有效；
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