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方法一: PID參數(shù)的設定：是靠經(jīng)驗及工藝的熟悉,參考測量值跟蹤與設定值曲線,從而調(diào)整P\I\D的大小。 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。 我在手冊上查到的，并已實際的測試過，方便且比較準確 應用于傳統(tǒng)的PID 1。首先將I，D設置為0，即只用純比例控制，最好是有曲線圖，調(diào)整P值在控制范圍內(nèi)成臨界振蕩狀態(tài)。 記錄下臨界振蕩的同期Ts 2。將Kp值=純比例時的P值 3。如果控制精度=1.05%，則設置Ti=0.49Ts ； Td=0.14Ts ；T=0.014 控制精度=1.2%，則設置Ti=0.47Ts ； Td=0.16Ts ；T=0.043 控制精度=1.5%，則設置Ti=0.43Ts ； Td=0.20Ts ；T=0.09 朋友，你試一下，應該不錯，而且調(diào)試時間大大縮短 我認為問題是，再加長積分時間，再減小放大倍數(shù)。獲得的是1000rpm以上的穩(wěn)定，犧牲的是系統(tǒng)突加給定以后系統(tǒng)調(diào)節(jié)的快速性，根據(jù)兼顧原則，自己掌握調(diào)節(jié)指標吧。 方法二: 1．PID調(diào)試一般原則 a.在輸出不振蕩時，增大比例增益P。 b.在輸出不振蕩時，減小積分時間常數(shù)Ti。 c.在輸出不振蕩時，增大微分時間常數(shù)Td。 2．一般步驟 a.確定比例增益P 確定比例增益P 時，首先去掉PID的積分項和微分項，一般是令Ti=0、Td=0（具體見PID的參數(shù)設定說明），使PID為純比例調(diào)節(jié)。輸入設定為系統(tǒng)允許的最大值的60%~70%，由0逐漸加大比例增益P，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過來，從此時的比例增益P逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時的比例增益P，設定PID的比例增益P為當前值的60%~70%。比例增益P調(diào)試完成。 b.確定積分時間常數(shù)Ti 比例增益P確定后，設定一個較大的積分時間常數(shù)Ti的初值，然后逐漸減小Ti，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過來，逐漸加大Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時的Ti，設定PID的積分時間常數(shù)Ti為當前值的150%~180%。積分時間常數(shù)Ti調(diào)試完成。 c.確定積分時間常數(shù)Td 積分時間常數(shù)Td一般不用設定，為0即可。若要設定，與確定 P和Ti的方法相同，取不振蕩時的30%。 d.系統(tǒng)空載、帶載聯(lián)調(diào)，再對PID參數(shù)進行微調(diào)，直至滿足要求 PID就是比例微積分調(diào)節(jié),具體你可以參照自動控制課程里有詳細介紹！正作用與反作用在溫控里就是當正作用時是加熱,反作用是制冷控制。 PID控制簡介 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時,控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機構(gòu)﹐加到被控系統(tǒng)上﹔控制系統(tǒng)的被控量﹐經(jīng)過傳感器﹐變送器﹐通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)﹐其傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多,產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應用,有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品,各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligent regulator),其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器,能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC),還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。 可編程控制器(PLC)是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制,而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連,如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現(xiàn)PID 控制功能的控制器,如Rockwell 的Logix產(chǎn)品系列,它 可以直接與ControlNet相連,利用網(wǎng)絡來實現(xiàn)其遠程控制功能。 1、開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中,不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。 2、閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出,形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋,若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反,則稱為負反饋( Negative Feedback),若極性相同,則稱為正反饋,一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋,又稱負反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比 如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng),眼睛便是傳感器,充當反饋,人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。 如果沒有眼睛,就沒有了反饋回路,也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。另例,當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈,并在洗凈之后能自動切斷電源,它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 3、階躍響應 階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時,系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應進入穩(wěn)態(tài)后﹐系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability),一個系統(tǒng)要能正常工作,首先必須是穩(wěn)定的,從階躍響應上看應該是收斂的﹔準是指控制系統(tǒng)的準確性、控制精度,通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-state error) 描述,它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差﹔快是指控制系統(tǒng)響應的快速性,通常用上升時間來定量描述。 4、PID控制的原理和特點 在工程實際中,應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制,簡稱PID控制,又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史,它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握,或得不到精確的數(shù)學模型時,控制理論的其它技術(shù)難以采用時,系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定,這時應用PID控制技術(shù)最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時,最適合用PID控制技術(shù)。PID控制,實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。 積分（I）控制 在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統(tǒng),如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分,隨著時間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小,直到等于零。因此,比例+積分(PI)控制器,可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 微分（D）控制 在微分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會 出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”,即在誤差接近零時,抑制誤差的作用就應該是零。這就是說,在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的,比例項的作用僅是放大誤差的幅值,而目前需要增加的是“微分項”,它能預測誤差變化的趨勢,這樣,具有比例+微分的控制器,就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零,甚至為負值,從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象,比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。 5、PID控制器的參數(shù)整定 PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多,概括起來有兩大類： 一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型,經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用,還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。 二是工程整定方法,它主要依賴工程經(jīng)驗,直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行,且方法簡單、易于掌握,在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法,主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點,其共同點都是通過試驗,然后按照工程經(jīng)驗公式對 控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù),都需要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善。 現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個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)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩,記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期﹔(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。 書上的常用口訣： 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,比例度盤要放大 曲線漂浮繞大灣,比例度盤往小扳 曲線偏離回復慢,積分時間往下降 曲線波動周期長,積分時間再加長 曲線振蕩頻率快,先把微分降下來 動差大來波動慢。微分時間應加長 理想曲線兩個波,前高后低4比1 一看二調(diào)多分析,調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低 這里介紹一種經(jīng)驗法。這種方法實質(zhì)上是一種試湊法,它是在生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的行之有效的方法,并在現(xiàn)場中得到了廣泛的應用。 這種方法的基本程序是先根據(jù)運行經(jīng)驗,確定一組調(diào)節(jié)器參數(shù),并將系統(tǒng)投入閉環(huán)運行,然后人為地加入階躍擾動（如改變調(diào)節(jié)器的給定值）,觀察被調(diào)量或調(diào)節(jié)器輸出的階躍響應曲線。若認為控制質(zhì)量不滿意,則根據(jù)各整定參數(shù)對控制過程的影響改變調(diào)節(jié)器參數(shù)。這樣反復試驗,直到滿意為止。 經(jīng)驗法簡單可靠,但需要有一定現(xiàn)場運行經(jīng)驗,整定時易帶有主觀片面性。當采用PID調(diào)節(jié)器時,有多個整定參數(shù),反復試湊的次數(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,具體說明經(jīng)驗法的整定步驟： ⑴讓調(diào)節(jié)器參數(shù)積分系數(shù)S0=0,實際微分系數(shù)k=0,控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運行,由小到大改變比例系數(shù)S1,讓擾動信號作階躍變化,觀察控制過程,直到獲得滿意的控制過程為止。 ⑵取比例系數(shù)S1為當前的值乘以0.83,由小到大增加積分系數(shù)S0,同樣讓擾動信號作階躍變化,直至求得滿意的控制過程。 (3)積分系數(shù)S0保持不變,改變比例系數(shù)S1,觀察控制過程有無改善,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,力求改善控制過程。如此反復試湊,直到找到滿意的比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0為止。 ⑷引入適當?shù)膶嶋H微分系數(shù)k和實際微分時間TD,此時可適當增大比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0。和前述步驟相同,微分時間的整定也需反復調(diào)整,直到控制過程滿意為止。 注意：仿真系統(tǒng)所采用的PID調(diào)節(jié)器與傳統(tǒng)的工業(yè) PID調(diào)節(jié)器有所不同,各個參數(shù)之間相互隔離,互不影響,因而用其觀察調(diào)節(jié)規(guī)律十分方便。 PID參數(shù)是根據(jù)控制對象的慣量來確定的。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： 一個小電機帶一水泵進行壓力閉環(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)場調(diào)試時進行修正的。 我提供一種增量式PID供大家參考 △U(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2) A=Kp(1+T/Ti+Td/T) B=Kp(1+2Td/T) C=KpTd/T T采樣周期 Td微分時間 Ti積分時間 用上面的算法可以構(gòu)造自己的PID算法。 U（K）=U（K-1）+△U（K） 下面以一個通俗的比喻來幫助大家理解PID調(diào)節(jié)： 小明接到這樣一個任務：一個水缸有點漏水(而且漏水的速度還不是固定不變的)，要求水面高度維持在某個位置，一旦發(fā)現(xiàn)水面高度低于要求位置，就要往水缸里加水。 小明接到任務后就一直守在水缸旁邊，時間長就覺得無聊，就跑到房里看小說了，開始每30分鐘來檢查一次水面高度。結(jié)果水漏得太快，每次小明來檢查時，水都快漏完了，離要求的高度相差很遠，后來小明改為每3分鐘來檢查一次，結(jié)果每次來水都沒怎么漏，不需要加水，來得太頻繁做的是無用功。幾次試驗后，他確定每10分鐘來檢查一次。這個檢查時間就稱為采樣周期。 開始小明用勺子加水，水龍頭離水缸有十幾米遠的距離，經(jīng)常要跑好幾趟才加夠水，于是小明又改為用桶加，一加就是一桶，跑的次數(shù)少了，加水的速度也快了，但好幾次將缸給加溢出了，小明又動腦筋，我不用瓢也不用桶，最后選擇可用盆，幾次下來，發(fā)現(xiàn)剛剛好，不用跑太多次，也不會讓水溢出。這個加水工具的大小就稱為比例系數(shù)。 小明又發(fā)現(xiàn)水雖然不會加過量溢出了，有時會高過要求位置比較多，還是有溢出的可能。于是他又想了個辦法，在水缸上裝一個漏斗，每次加水不直接倒進水缸，而是倒進漏斗讓它慢慢加。這樣溢出的問題解決了，但加水的速度又慢了，有時還趕不上漏水的速度。于是他試著變換不同大小口徑的漏斗來控制加水的速度，最終找到了滿意的漏斗。漏斗的時間就稱為積分時間。 小明終于喘了一口氣，但任務的要求突然嚴格了，水位控制的及時性要求大大提高，一旦水位過低，必須立即將水加到要求位置，而且不能高出太多，否則不給工錢。小明又為難了！于是他又開動腦筋，終于讓它想到一個辦法，常放一盆備用水在旁邊，一發(fā)現(xiàn)水位低了，不經(jīng)過漏斗就是一盆水下去，這樣及時性是保證了，但水位有時會高很多。他又在要求水面位置上面一點將水缸鑿一孔，再接一根管子到下面的備用桶里，這樣多出的水會從上面的孔里漏出來。這個水漏出的快慢就稱為微分時間。 |
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