PID控制器的參數(shù)整定與應(yīng)用問(wèn)題怎樣思想，就有怎樣的生活PID控制器的參數(shù)整定與應(yīng)用問(wèn)題PID控制器的參數(shù)整定與應(yīng)用問(wèn)題怎樣思想，就有怎樣的生活PID控制器的

參數(shù)整定與應(yīng)用問(wèn)題戴連奎浙江大學(xué)智能系統(tǒng)與決策研究所2004/03/08上一講內(nèi)容回顧討論仿真系統(tǒng)SimuLink的使用方法;介紹了單回路控制器“正反作用”的選擇原則；描述了單回路系統(tǒng)的常用性能指標(biāo)；通過(guò)仿真討論了PID控制律的意義及與控制性能的關(guān)系。本講基本要求了解PID控制規(guī)律的選取原則,掌握單回路PID控制器的參數(shù)整定方法,了解PID控制器的“防積分飽和”與“無(wú)擾動(dòng)切換”技術(shù),了解PID參數(shù)的自整定方法?？刂破髟鲆鍷c或比例度δ

增益Kc

的增大（或比例度δ下降），使系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)，但穩(wěn)定性下降；積分時(shí)間Ti

積分作用的增強(qiáng)（即Ti下降），使系統(tǒng)消除余差的能力加強(qiáng)，但控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降；微分時(shí)間Td

微分作用增強(qiáng)（即Td增大），可使系統(tǒng)的超前作用增強(qiáng)，穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，但對(duì)高頻噪聲起放大作用，主要適合于特性滯后較大的廣義對(duì)象，如溫度對(duì)象等。PID參數(shù)對(duì)控制性能的影響工業(yè)PID控制器的選擇*1：當(dāng)工業(yè)對(duì)象具有較大的滯后時(shí)，可引入微分作用；但如果測(cè)量噪聲較大，則應(yīng)先對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行一階或平均濾波。討論：選擇原則分析。PID工程整定法1-經(jīng)驗(yàn)法 針對(duì)被控變量類(lèi)型的不同，選擇不同的PID參數(shù)初始值，投運(yùn)后再作調(diào)整。盡管簡(jiǎn)單，但即使對(duì)于同一類(lèi)型的被控變量，如溫度系統(tǒng)，其控制通道的動(dòng)態(tài)特性差別可能很大，因而經(jīng)驗(yàn)法屬最為“粗糙”的整定法。 （具體整定參數(shù)原則見(jiàn)p.65表5.3-1）工程整定法2-臨界比例度法步驟：（1）先將切除PID控制器中的積分與微分作用，取比例增益KC較小值，并投入閉環(huán)運(yùn)行； （2）將KC由小到大變化，對(duì)應(yīng)于某一KC值作小幅度的設(shè)定值階躍響應(yīng)，直至產(chǎn)生等幅振蕩； （3）設(shè)等幅振蕩時(shí)振蕩周期為T(mén)cr、控制器增益Kcr

，再根據(jù)控制器類(lèi)型選擇以下PID參數(shù)。控制規(guī)律KcTiTdP0.5KcrPI0.45Kcr0.83TcrPID0.6Kcr0.5Tcr0.12Tcr單回路PID參數(shù)整定仿真舉例SimuLink仿真程序參見(jiàn)..\PIDControl\PIDLoop.mdl）工程整定法3-響應(yīng)曲線法*臨界比例度法的局限性： 生產(chǎn)過(guò)程有時(shí)不允許出現(xiàn)等幅振蕩，或者無(wú)法產(chǎn)生正常操作范圍內(nèi)的等幅振蕩。響應(yīng)曲線法PID參數(shù)整定步驟： （1）在手動(dòng)狀態(tài)下，改變控制器輸出（通常采用階躍 變化），記錄被控變量的響應(yīng)曲線； （2）由開(kāi)環(huán)響應(yīng)曲線獲得單位階躍響應(yīng)曲線，并求取 “廣義對(duì)象”的近似模型與模型參數(shù)； （3）根據(jù)控制器類(lèi)型與對(duì)象模型，選擇PID參數(shù)并投 入閉環(huán)運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，可對(duì)增益作調(diào)整?！皬V義對(duì)象”動(dòng)態(tài)特性的

階躍響應(yīng)測(cè)試法*典型自衡工業(yè)對(duì)象的階躍響應(yīng)對(duì)象的近似模型：對(duì)應(yīng)參數(shù)見(jiàn)左圖，而增益為：[ymin,ymax]為CV的測(cè)量范圍；[umin,umax]為MV的變化范圍，對(duì)于閥位開(kāi)度通常用0~100%表示。Ziegler-Nichols參數(shù)整定法*特點(diǎn)：適合于存在明顯純滯后的自衡對(duì)象，而且廣義對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線可用“一階+純滯后”來(lái)近似。整定公式：響應(yīng)曲線法舉例SimuLink仿真程序參見(jiàn)..\PIDControl

\PIDLoop.mdl）假設(shè)測(cè)量范圍為200~400℃,K=1.75,T=10min,τ=7min.Kc=0.8,Ti=14min,Td=3.5min.響應(yīng)曲線法舉例（續(xù)）對(duì)于無(wú)顯著純滯后的自衡對(duì)象

PID參數(shù)整定法（1/4準(zhǔn)則）*特點(diǎn)：適合于純滯后不顯著的自衡對(duì)象，而且廣義對(duì)象的階躍響應(yīng)為“S”型曲線。初始整定參數(shù)：Ts

為對(duì)象開(kāi)環(huán)階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。參數(shù)調(diào)整：將上述PID控制器投入“Auto”（自動(dòng)）方式，并適當(dāng)改變控制回路的設(shè)定值，觀察控制系統(tǒng)跟蹤性能。若響應(yīng)過(guò)慢且無(wú)超調(diào)，則適當(dāng)加大KC，例如增大到原來(lái)的兩倍；反之，則減小KC值。響應(yīng)曲線1/4準(zhǔn)則法舉例SimuLink仿真程序參見(jiàn)..\

PIDControl

\

PIDLoop.mdl單回路系統(tǒng)的“積分飽和”問(wèn)題問(wèn)題：當(dāng)存在大的外部擾動(dòng)時(shí)，很有可能出現(xiàn)控制閥調(diào)節(jié)能力不夠的情況，即使控制閥全開(kāi)或全關(guān)，仍不能消除被控輸出y(t)與設(shè)定值ysp(t)之間的誤差。此時(shí)，由于積分作用的存在，使調(diào)節(jié)器輸出u(t)無(wú)限制地增大或減少，直至達(dá)到極限值。而當(dāng)擾動(dòng)恢復(fù)正常時(shí)，由于u(t)在可調(diào)范圍以外，不能馬上起調(diào)節(jié)作用；等待一定時(shí)間后，系統(tǒng)才能恢復(fù)正常。單回路系統(tǒng)積分飽和現(xiàn)象舉例單回路PID控制系統(tǒng)（無(wú)抗積分飽和措施）(參見(jiàn)模型…/PIDControl/PidLoopwithLimit.mdl)單回路系統(tǒng)積分飽和仿真結(jié)果單回路系統(tǒng)的防積分飽和原理討論：正常情況為標(biāo)準(zhǔn)的PI控制算法；而當(dāng)出現(xiàn)超限時(shí)，自動(dòng)切除積分作用。單回路系統(tǒng)的抗積分飽和舉例(仿真模型參見(jiàn)…/PIDControl/PidLoopwithAntiInteSatur.mdl)手自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換問(wèn)題與實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)方式：在Auto（自動(dòng)）狀態(tài)，使手操器輸出等于調(diào)節(jié)器的輸出；而在Man（手動(dòng)）時(shí)，使調(diào)節(jié)器輸出等于手操器的輸出；繼電器型PID自整定器原理具有繼電器型非線性控制系統(tǒng)問(wèn)題：如何分析上述非線性系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩的條件？繼電器輸入輸出信號(hào)分析周期信號(hào)的Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi)一個(gè)以T為周期的函數(shù)f(t)可以展開(kāi)為對(duì)齊次函數(shù),有假設(shè)繼電器的幅值為d，則繼電器輸出的一次諧波為繼電器型控制系統(tǒng)等幅振蕩條件對(duì)于沒(méi)有滯環(huán)的繼電器非線性環(huán)節(jié)，假設(shè)該環(huán)節(jié)輸入的一次諧波振幅為a，則對(duì)繼電器輸入輸出的一次諧波，其增益為閉環(huán)繼電系統(tǒng)臨界穩(wěn)定條件：對(duì)于繼電器控制器而言，其臨界增益為：臨界振蕩周期為T(mén)cr。再由臨界比例度法自動(dòng)確定PID參數(shù).繼電器型PID自整定舉例具體參見(jiàn)…/PIDControl/PidLoopAutoTuning.mdl結(jié)論討論了PID控制規(guī)律的選取原則,詳細(xì)分析了單回路PID參數(shù)整定方法,介紹了PID控制器的“防積分飽和”與“無(wú)擾動(dòng)切換”技術(shù),分析了繼電器型PID參數(shù)自整定原理。練習(xí)題對(duì)于題圖5-1（p.68）所示的加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)，假設(shè)變送器量程為200~300℃。試回答以下問(wèn)題并說(shuō)明理由：（1）燃料控制閥選用“氣開(kāi)”閥還是“氣關(guān)閥”？（2）溫度控制器該選“正作用”還是“反作用”？（3）若在手動(dòng)控制狀態(tài)，燃料控制閥風(fēng)壓（或者說(shuō)溫度控制器輸出電流）減少3%，爐出口溫度的變化過(guò)程如題5-8下表格所示。請(qǐng)確定“廣義對(duì)象”的特性參數(shù)K、T、τ。（4）若溫度控制器采用PID調(diào)節(jié)器，試確定PID參數(shù)，并給出SimuLink仿真曲線（假設(shè)設(shè)定值從270℃上升至280℃）。謝謝你的閱讀知識(shí)就是財(cái)富豐富你的人生71、既然我已經(jīng)