PID參數(shù)整定方法.ppt

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1、控制器PID參數(shù)及其整定方法WuXuexin2006年7月BPZHOPS主要內(nèi)容自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成；比例(P)、積分(I)、微分(D)控制；P、I、D參數(shù)的整定方法；臨界比例度法衰減曲線法經(jīng)驗(yàn)法自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成框圖自控系統(tǒng)組成LCLIC比例(P)控制比例控制：控制器的輸出與輸入偏差值成比例關(guān)系。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減少偏差。雙位控制比例控制1、過程簡(jiǎn)單快速，比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差；2、比例作用過大，使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，造成不穩(wěn)定。3、有余差存在。比例(P)控制P=KP*eδ=1/KP*100%積分(I)控制t參數(shù)值t閥開度t負(fù)荷dP/d

2、t=Ki*eTi=1/Ki（分）積分調(diào)節(jié)：消除系統(tǒng)余差，提高無差度。只要有余差存在，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止。1、調(diào)節(jié)器的輸出不僅取決于偏差的大小，而且更主要的是取決于偏差存在的時(shí)間2、積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越小，積分作用就越強(qiáng)。3、與比例調(diào)節(jié)相比，積分調(diào)節(jié)使調(diào)節(jié)過程緩慢，波動(dòng)加大，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。4、調(diào)節(jié)過分。積分(I)控制LCLIC微分(D)控制微分（D）控制：控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分成正比關(guān)系。（即與偏差的變化速度成正比）1、消除系統(tǒng)滯后；2、超前調(diào)節(jié)；3、易引起系統(tǒng)振蕩；LC比例、積分、微分調(diào)節(jié)小結(jié)1、比例調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差大小

3、”來動(dòng)作，輸出與輸入偏差的大小成比例，調(diào)節(jié)及時(shí)、有力，但有余差；比例度越小，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，太強(qiáng)時(shí)會(huì)引起振蕩；2、積分調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差是否存在”來動(dòng)作，輸出與偏差對(duì)時(shí)間的積分成比例，其實(shí)質(zhì)是消除余差。積分使最大動(dòng)偏差增大，延長(zhǎng)了調(diào)節(jié)時(shí)間；積分時(shí)間越小，積分作用越強(qiáng)，太強(qiáng)時(shí)易引起振蕩；3、微分調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差變化速度”來動(dòng)作，輸出與偏差變化的速度成比例，有超前調(diào)節(jié)作用，對(duì)滯后大的系統(tǒng)調(diào)節(jié)效果好。可減少調(diào)節(jié)過程的動(dòng)偏差，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間；微分時(shí)間越大，作用越強(qiáng)，太強(qiáng)時(shí)易引起振蕩；PID參數(shù)的整定方法自動(dòng)控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定目標(biāo)控制器控制規(guī)律的選擇原則對(duì)于一些對(duì)象控制通道滯后較小，負(fù)荷變

4、化不大，工藝要求又不太高的控制系統(tǒng)，可選用比例控制器。象貯罐的液面，以及不太重要的蒸汽壓力等控制系統(tǒng)。2.對(duì)象控制通道滯后較小，負(fù)荷變化不大，但不允許有余差的情況，可選用比例積分控制器。例如流量、管道壓力等控制系統(tǒng)往往采用ＰＩ控制器。3.當(dāng)對(duì)象滯后較大，如溫度、ＰＨ值等控制系統(tǒng)則需引入微分作用。一般在對(duì)象滯后較大，負(fù)荷變化也較大，控制質(zhì)量又要求較高時(shí)，可選用比例（P）積分（I）微分（D）控制器。PID參數(shù)的整定方法PID參數(shù)整定-----對(duì)已定的控制系統(tǒng)求取保證控制過程質(zhì)量為最好的控制器參數(shù)（比例度δ%、積分時(shí)間TI、微分時(shí)間TD）PID參數(shù)整定方法理論計(jì)算參數(shù)整定法——已

5、知廣義對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)系統(tǒng)的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)要求，通過計(jì)算確定相應(yīng)的PID參數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)工程整定法——條件：在工藝過程手操穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行。1）臨界比例度法2）衰減曲線法3）經(jīng)驗(yàn)法4）響應(yīng)曲線法PID參數(shù)的整定方法將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間TI置于最大（TI=∞），微分時(shí)間置零（TD=0），比例度δ適當(dāng)，平衡操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。將比例度δ逐漸減小，得到等幅振蕩過程，記下臨界比例度δk和臨界振蕩周期Tk值。根據(jù)δk和Tk值，采用經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各個(gè)參數(shù)，即δ、TI、TD的值。按“先P后I最后D”的操作程序?qū)⒄{(diào)節(jié)器整定參數(shù)調(diào)到計(jì)算值上。若還不夠滿意，可再作進(jìn)一步調(diào)整

6、。PID參數(shù)的整定方法操作方法方法一：臨界比例度法臨界振蕩整定計(jì)算公式δ(%)TI(min)TD(min)P2δKPI2.2δKTk/1.2PID1.6δK0.5Tk0.25TIPID參數(shù)的整定方法方法二：衰減曲線法衰減曲線法控制器參數(shù)計(jì)算表δ(%)TI(min)TD(min)PδSPI1.2δS0.5TSPID0.8δS0.3TS0.1TS方法在純比例作用下，由大到小調(diào)整比例度以得到具有衰減比（4：1）的過渡過程，記下此時(shí)的比例度δS及振蕩周期TS，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，求出相應(yīng)的積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD。PID參數(shù)的整定方法反應(yīng)較快的控制系統(tǒng)，要認(rèn)定4：1衰減曲線和讀出Ts比

7、較困難，此時(shí)，可用記錄來回?cái)[動(dòng)兩次就達(dá)到穩(wěn)定作為4：1衰減過程。在生產(chǎn)過程中，負(fù)荷變化會(huì)影響過程特性。當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，必須重新整定調(diào)節(jié)器參數(shù)值。若認(rèn)為4：1衰減太慢，宜應(yīng)用10：1衰減過程。對(duì)于10：1衰減曲線法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的步驟與上述完全相同，僅僅采用計(jì)算公式有些不同。PID參數(shù)的整定方法衰減曲線法注意事項(xiàng)方法三：經(jīng)驗(yàn)法系統(tǒng)參數(shù)δ(%)TI(min)TD(min)溫度流量壓力液位20～6040～10030～7020～803～100.1～10.4～30.5～3（長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的參數(shù)表）方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先