PID控制器的参数整定

发布时间:2023-11-08
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:
1. 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。
2. 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调试一般原则
a.在输出不振荡时,增大比例增益p。
b.在输出不振荡时,减小积分时间常数ti。
c.在输出不振荡时,增大微分时间常数td。
pid调试一般步骤
a. 确定比例增益p
确定比例增益p 时,首先去掉pid的积分项和微分项,一般是令ti=0、td=0(具体见pid的参数设定说明),使pid为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%,由0逐渐加大比例增益p,直至系统出现振荡;再反过来,从此时的比例增益p逐渐减小,直至系统振荡消失,记录此时的比例增益p,设定pid的比例增益p为当前值的60%~70%。比例增益p调试完成。
b. 确定积分时间常数ti
比例增益p确定后,设定一个较大的积分时间常数ti的初值,然后逐渐减小ti,直至系统出现振荡,之后在反过来,逐渐加大ti,直至系统振荡消失。记录此时的ti,设定pid的积分时间常数ti为当前值的150%~180%。积分时间常数ti调试完成。
c. 确定积分时间常数td
积分时间常数td一般不用设定,为0即可。若要设定,与确定 p和ti的方法相同,取不振荡时的30%。
d. 系统空载、带载联调,再对pid参数进行微调,直至满足要求。
变速积分的基本思想是,设法改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应:偏差越大,积分越慢;反之则越快,有利于提高系统品质。
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