PID参数整定方法.pptx

会计学1PID参数参数(cnsh)整定方法整定方法第一页，共18页。主要主要(zhyo)内容内容 自动控制系统的组成；自动控制系统的组成；比例比例(P)(P)、积分、积分(I)(I)、微分、微分(D)(D)控制；控制；P P、I I、D D参数的整定方法；参数的整定方法；临界比例度法临界比例度法 衰减衰减(shui jin)(shui jin)曲线法曲线法 经验法经验法第1页/共18页第二页，共18页。自动控制系统(kn zh x tn)的组成框图自控自控(z kn)系统组系统组成成LCLIC第2页/共18页第三页，共18页。比例比例(bl)(P)控制控制比例控制：控制器的输出与输入偏差值成比例关系。系统一旦出现偏差，比例控制：控制器的输出与输入偏差值成比例关系。系统一旦出现偏差，比例调节立即比例调节立即(lj)产生调节作用以减少偏差。产生调节作用以减少偏差。双位控制(kngzh)比例控制第3页/共18页第四页，共18页。1 1、过程简单快速，比例作用大，可以加快调节、过程简单快速，比例作用大，可以加快调节(tioji)(tioji)，减少误差；，减少误差；2 2、比例作用过大，使系统稳定性下降，造成不稳定。、比例作用过大，使系统稳定性下降，造成不稳定。3 3、有余差存在。、有余差存在。比例比例(bl)(P)控制控制 P=KP*e=1/KP*100%第4页/共18页第五页，共18页。积分(jfn)(I)控制t参数值t阀开度t负荷(fh)dP/dt=Ki*eTi=1/Ki（分）（分）积分调节：消除系统余差，提高无差度。只要有余差存在，积积分调节：消除系统余差，提高无差度。只要有余差存在，积分调节就进行分调节就进行(jnxng)，直至无差，积分调节停止。，直至无差，积分调节停止。第5页/共18页第六页，共18页。1 1、调节器的输出不仅取决于偏、调节器的输出不仅取决于偏差差(pinch)(pinch)的大小，而且更主要的大小，而且更主要的是取决于偏差的是取决于偏差(pinch)(pinch)存在的存在的时间时间2 2、积分作用的强弱取决于积分、积分作用的强弱取决于积分时间常数时间常数TiTi，TiTi越小，积分作用越小，积分作用就越强。就越强。3 3、与比例调节相比，积分调节、与比例调节相比，积分调节使调节过程缓慢，波动加大，系使调节过程缓慢，波动加大，系统稳定性下降。统稳定性下降。4 4、调节过分。、调节过分。积分(jfn)(I)控制LCLIC第6页/共18页第七页，共18页。微分(wi fn)(D)控制微分（微分（D）控制）控制：控制器的输出：控制器的输出(shch)与输入误差信号的微分成正与输入误差信号的微分成正比关系。比关系。（即与偏差的变化速度成正比）（即与偏差的变化速度成正比）1、消除系统滞后(zh hu)；2、超前调节；3、易引起系统振荡；LC第7页/共18页第八页，共18页。比例、积分、微分调节(tioji)小结1、比例调节根据、比例调节根据“偏差大小偏差大小”来动作，输出与输入偏差的大小成比例，来动作，输出与输入偏差的大小成比例，调节及时、有力，但有余差；比例度越小，调节作用越强，太强时会调节及时、有力，但有余差；比例度越小，调节作用越强，太强时会(sh hu)引起振荡；引起振荡；2、积分调节根据、积分调节根据“偏差是否存在偏差是否存在”来动作，输出与偏差对时间的积分成来动作，输出与偏差对时间的积分成比例，其实质是消除余差。积分使最大动偏差增大，延长了调节时间；比例，其实质是消除余差。积分使最大动偏差增大，延长了调节时间；积分时间越小，积分作用越强，太强时易引起振荡；积分时间越小，积分作用越强，太强时易引起振荡；3、微分调节根据、微分调节根据“偏差变化速度偏差变化速度”来动作，输出与偏差变化的速度成比来动作，输出与偏差变化的速度成比例，有超前调节作用，对滞后大的系统调节效果好。可减少调节过程例，有超前调节作用，对滞后大的系统调节效果好。可减少调节过程的动偏差，缩短调节时间；微分时间越大，作用越强，太强时易引起的动偏差，缩短调节时间；微分时间越大，作用越强，太强时易引起振荡；振荡；第8页/共18页第九页，共18页。PID参数(cnsh)的整定方法自动自动(zdng)(zdng)控制系统控制系统PIDPID参数整定目标参数整定目标第9页/共18页第十页，共18页。控制器控制规律控制器控制规律(gul)的选择原则的选择原则1.对于一些对象控制通道滞后较小，负荷变化不大，工艺要求2.又不太高的控制系统，可选用比例控制器。象贮罐的液面，3.以及不太重要的蒸汽压力等控制系统。4.2.对象控制通道滞后较小，负荷变化不大，但不允许有余差的5.情况，可选用比例积分控制器。例如流量、管道压力等控制6.系统往往采用控制器。7.3.当对象滞后较大，如温度(wnd)、值等控制系统则需引入微分8.作用。一般在对象滞后较大，负荷变化也较大，控制质量又9.要求较高时，可选用比例（P）积分（I）微分（D）控制器。PID参数(cnsh)的整定方法第10页/共18页第十一页，共18页。PIDPID参数整定参数整定-对已定的控制系统对已定的控制系统(kn zh x tn)(kn zh x tn)求取保证控制过程质量为最好的求取保证控制过程质量为最好的控制器参控制器参 数（比例度数（比例度%、积分时间、积分时间TITI、微分时间、微分时间TD TD）PID参数整定方法参数整定方法理论计算参数整定法理论计算参数整定法已知广义对象的数学模型，然后根据已知广义对象的数学模型，然后根据(gnj)系统的各项质量指标要求，通过计算确定相应的系统的各项质量指标要求，通过计算确定相应的PID参数。参数。现场工程整定法现场工程整定法条件：在工艺过程手操稳定的基础上进行。条件：在工艺过程手操稳定的基础上进行。1）临界比例度法）临界比例度法 2）衰减曲线法）衰减曲线法 3）经验法）经验法 4）响应曲线法）响应曲线法PID参数(cnsh)的整定方法第11页/共18页第十二页，共18页。A.将调节器的积分时间TI置于最大（TI=），微分时间置零（TD=0），比例度适当，平衡操作一段时间，把系统(xtng)投入自动运行。B.将比例度逐渐减小，得到等幅振荡过程，记下临界比例度k和临界振荡周期Tk值。C.根据k和Tk值，采用经验公式，计算出调节器各个参数，即、TI、TD的值。D.按“先P后I最后D”的操作程序将调节器整定参数调到计算值上。若还不够满意，可再作进一步调整。PID参数(cnsh)的整定方法操作方法操作方法方法一：临界方法一：临界(ln ji)比例度法比例度法第12页/共18页第十三页，共18页。临界临界(ln ji)振荡整定计算公式振荡整定计算公式 (%)(%)TI (min)TD (min)P2K KPI2.2K KTk/1.2PID1.6K K0.5Tk0.25TIPID参数(cnsh)的整定方法第13页/共18页第十四页，共18页。方法二：衰减方法二：衰减(shui jin)曲线法曲线法衰减衰减(shui jin)曲线法控制器参数计算表曲线法控制器参数计算表 (%)(%)TI (min)TD (min)PS SPI1.2S S0.5TSPID0.8S S0.3TS0.1TS方法方法 在纯比例作用在纯比例作用(zuyng)下，由下，由大到小调整比例度以得到具有大到小调整比例度以得到具有衰减比（衰减比（4：1）的过渡过程，）的过渡过程，记下此时的比例度记下此时的比例度 S及振荡周及振荡周期期TS，根据经验公式，求出相，根据经验公式，求出相应的积分时间应的积分时间TI和微分时间和微分时间TD。PID参数的整定方法第14页/共18页第十五页，共18页。1.1.反应较快的控制系统，要认定反应较快的控制系统，要认定4 4：1 1衰减衰减(shui(shui jin)jin)曲线和读出曲线和读出TsTs比较困难，此时，可用记录来比较困难，此时，可用记录来回摆动两次就达到稳定作为回摆动两次就达到稳定作为4 4：1 1衰减衰减(shui jin)(shui jin)过程。过程。2.2.在生产过程中，负荷变化会影响过程特性。当负荷在生产过程中，负荷变化会影响过程特性。当负荷变化较大时，必须重新整定调节器参数值。变化较大时，必须重新整定调节器参数值。3.3.若认为若认为4 4：1 1衰减衰减(shui jin)(shui jin)太慢，宜应用太慢，宜应用1010：1 1衰减衰减(shui jin)(shui jin)过程。对于过程。对于1010：1 1衰减衰减(shui(shui jin)jin)曲线法整定调节器参数的步骤与上述完全相曲线法整定调节器参数的步骤与上述完全相同，仅仅采用计算公式有些不同。同，仅仅采用计算公式有些不同。PID参数(cnsh)的整定方法衰减衰减(shui jin)曲线法注意事项曲线法注意事项第15页/共18页第十六页，共18页。方法方法(fngf)(fngf)三：经验法三：经验法系统系统参数参数(%)(%)T TI I(min min)T TD D(min min)温度温度流量流量压力压力液位液位20206060404010010030307070202080803 3 10100.10.11 10.40.43 30.50.53 3（长期的生产实践中总结(zngji)出来的参数表）方法：方法：根据经验先将控制器参数放在某些数值上，直接在闭合的控制系统中通过改变给定根据经验先将控制器参数放在某些数值上，直接在闭合的控制系统中通过改变给定(i dn)(i dn)值以施加干扰，看输出曲线的形状，以值以施加干扰，看输出曲线的形状，以%、TITI、TDTD，对控制过程的规律为，对控制过程的规律为指导，调整相应的参数进行凑试，直到合适为止。指导，调整相应的参数进行凑试，直到合适为止。PID参数的整定方法第16页/共18页第十七页，共18页。参数整定找最佳，从小到大顺序(shnx)查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。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，调节质量不会低PID参数(cnsh)的整定方法经 验 口 诀第17页/共18页第十八页，共18页。