PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴(lài)工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。
PID參數(shù)的設(shè)定：是靠經(jīng)驗(yàn)及工藝的熟悉，參考測(cè)量值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整P\I\D的大小。
比例I/微分D=2，具體值可根據(jù)儀表定，再調(diào)整比例帶P，P過(guò)頭，到達(dá)穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)，P太短，會(huì)震蕩，永遠(yuǎn)也打不到設(shè)定要求。
PID控制器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(shū)上的常用口訣：
參數(shù)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(pán)要放大；
曲線漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳；
曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降；
曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)；
曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)；
動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)；
理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1；
一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。
經(jīng)過(guò)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，我個(gè)人認(rèn)為PID參數(shù)的設(shè)置的大小，一方面是要根據(jù)控制對(duì)象的具體情況而定；另一方面是經(jīng)驗(yàn)。P是解決幅值震蕩，P大了會(huì)出現(xiàn)幅值震蕩的幅度大，但震蕩頻率小，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)；I是解決動(dòng)作響應(yīng)的速度快慢的，I大了響應(yīng)速度慢，反之則快；D是消除靜態(tài)誤差的，一般D設(shè)置都比較小，而且對(duì)系統(tǒng)影響比較小。對(duì)于溫度控制系統(tǒng)P在5-10%之間；I在180-240s之間；D在30以下。對(duì)于壓力控制系統(tǒng)P在30-60%之間；I在30-90s之間；D在30以下。
這里介紹一種經(jīng)驗(yàn)法。這種方法實(shí)質(zhì)上是一種試湊法，它是在生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的行之有效的方法，并在現(xiàn)場(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
這種方法的基本程序是先根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定一組調(diào)節(jié)器參數(shù)，并將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，然后人為地加入階躍擾動(dòng)（如改變調(diào)節(jié)器的給定值），觀察被調(diào)量或調(diào)節(jié)器輸出的階躍響應(yīng)曲線。若認(rèn)為控制質(zhì)量不滿意，則根據(jù)各整定參數(shù)對(duì)控制過(guò)程的影響改變調(diào)節(jié)器參數(shù)。這樣反復(fù)試驗(yàn)，直到滿意為止。
經(jīng)驗(yàn)法簡(jiǎn)單可靠，但需要有一定現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，整定時(shí)易帶有主觀片面性。當(dāng)采用PID調(diào)節(jié)器時(shí)，有多個(gè)整定參數(shù)，反復(fù)試湊的次數(shù)增多，不易得到最佳整定參數(shù)。
下面以PID調(diào)節(jié)器為例，具體說(shuō)明經(jīng)驗(yàn)法的整定步驟：
A. 讓調(diào)節(jié)器參數(shù)積分系數(shù)S0=0，實(shí)際微分系數(shù)k=0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，由小到大改變比例系數(shù)S1，讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化，觀察控制過(guò)程，直到獲得滿意的控制過(guò)程為止。
B. 取比例系數(shù)S1為當(dāng)前的值乘以0.83，由小到大增加積分系數(shù)S0，同樣讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化，直至求得滿意的控制過(guò)程。
C. 積分系數(shù)S0保持不變，改變比例系數(shù)S1，觀察控制過(guò)程有無(wú)改善，如有改善則繼續(xù)調(diào)整，直到滿意為止。否則，將原比例系數(shù)S1增大一些，再調(diào)整積分系數(shù)S0，力求改善控制過(guò)程。如此反復(fù)試湊，直到找到滿意的比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0為止。
D. 引入適當(dāng)?shù)膶?shí)際微分系數(shù)k和實(shí)際微分時(shí)間TD，此時(shí)可適當(dāng)增大比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0。和前述步驟相同，微分時(shí)間的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到控制過(guò)程滿意為止。
PID參數(shù)是根據(jù)控制對(duì)象的慣量來(lái)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(gè)小電機(jī)帶一臺(tái)水泵進(jìn)行壓力閉環(huán)控制，一般只用PI控制。P=1-10，I=0.1-1，D=0，這些要在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)進(jìn)行修正的。
STEP 7 Micro/WIN V4.0的PID向?qū)ё映绦蛟?
........PID向?qū)驅(qū)瓿梢院髮?huì)生成一個(gè)PID子程序，在程序中只需調(diào)用這個(gè)PID子程序即可。要正確設(shè)置PID向?qū)е械膮?shù)，就必須了解這個(gè)PID子程序的原理。PID子程序的控制原理如下所述。
........假設(shè)：給定值=X，給定值上限=A，給定值下限=B；反饋值=Y，反饋值上限=C，反饋值下限=D，那么PID子程序是這樣進(jìn)行控制調(diào)節(jié)的——根據(jù)PID參數(shù)和控制方式(正作用/反作用)來(lái)調(diào)節(jié)輸出，使下列的等式達(dá)到平衡：(X-B)/(A-B)=(Y-D)/(C-D)。
........知道了這個(gè)原理，設(shè)置給定值和反饋值的上下限就方便了。一般情況下這樣設(shè)置：把給定值看成工程量，例如需要控制的范圍（實(shí)際工程量的波動(dòng)范圍）是4-10公斤的壓力，那么給定值下限就設(shè)置為4，給定值上限就設(shè)置為10；直接把傳感器的輸出作為反饋值，而事實(shí)上4公斤的時(shí)候傳感器的輸出值是8000，10公斤的時(shí)候傳感器的輸出值是32000，那么反饋值下限就設(shè)置為8000，反饋值上限就設(shè)置為32000。
........當(dāng)然，設(shè)定的方法還有很多，請(qǐng)自己變通——給定值和反饋值都換算成工程量或都換算成數(shù)字量等，都可以，只要保證上面那個(gè)等式符合實(shí)際工藝，達(dá)到預(yù)期控制效果就可以了。
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