PID控制系统分析、设计与技术.doc

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 38 页 共 39 页 编号： 毕业设计(论文)外文翻译（原文）院（系）： 机电工程学院 专 业：电气工程及其自动化 学生姓名： 宁晓鹏 学 号： 0800120126 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 王斌 职 称： 讲师 2012年5 月2日 PID控制系统分析、设计与技术Kiam Heong Ang, Gregory Chong, Student Member, IEEE, and Yun Li, Member, IEEE摘要-设计和整定一个比例-积分-微分（PID）控制器似乎是可以通过概念就能理解，但是实际上，如果同时要多个性能指标比如快速性和可靠性达到要求，则可能是困难的。通常，通过各种方法获得的最初设计需要通过电脑仿真进行重复的调整直到闭环系统工作或者达到要求。这促进了智能工具的发展，这些工具可以帮助工程师在整个工作流程中获得最佳的总体PID控制。这种发展已经进一步的促进一些PID硬件模块的高级整定算法（的使用）。与这些发展相一致，这篇文章概述性的介绍了（PID）在专利、软件包和商业硬件模块中的功能和整定方法。为了提高瞬态性能，已经开发出了很多类似的PID控制方法。但是由于标准化和模块的需要，现在仍然面临挑战。系统辨识和基于PID系统的软件智能技术有助于整个设计的自动化，使整定过程到达一个起作用的点。这也应该有助于”plug-play”控制器的发展，这种控制器将被广泛应用，它的设置很容易，并且会优化操作以满足提高生产力、改善质量和减少维护的需要。索引术语-专利，比例-积分-微分（PID）控制，PID硬件，PID软件，PID整定。.介绍通过三项功能指标来处理瞬时性和稳态性，比例-积分-微分（PID）控制为现实中的控制问题提供了最简单也最有效率的解决方法。自从1910年PID控制和1942年Ziegler-Nichols直接整定方法发明以后，PID控制的普及已突飞猛进。随着数字技术的进步，为现在自动控制科学的控制方案提供了一个广泛的选择。然而，超过90的工业控制器仍然采用基于PID的算法，特别是在最低水平的时候5，因为其他控制器没有PID控制器提供的相匹配的简单，功能明确，适用性以及易于使用(的特点）32。它的广泛使用已经促进并保持了各种PID自整定技术、复杂的软件包和硬件模块的发展。PID控制器的成功和经久不衰是在最近的国际会计师研讨会上的一个特点，其中，致力于PID的研究论文超过90篇28。随着许多在这一领域的学术研究成熟并进入“收益递减”的区域，目前的研究和发展趋势是将以软件的形式（研发）PID技术，集中可用的方法，从而获得最佳的PID控制21。许多基于软件的技术已经能够在硬件模块中实现运行参数的按需调整。而为了寻找未来的PID整定的关键技术，探索还在继续。本文提供了一个包括PID软件包、商业PID硬件模块和专利的PID整定规则的现代PID技术的概述。首先，第二部分突出PID的基础和关键的问题。第三节则转而关注获得了专利的PID整定规则。第四部分则是一项对现有的PID软件包的调查。在第五部分中，对进程中使用的PID硬件和调整方法的控制供应商进行了讨论。最后，是第六部分，是关于其中一些学术研究之间的突出差异和工业实践。、三项功的能、设计与整定A.三项功能和并行结构PID控制器可以看作是一种位于原点和其他无穷几点之间的相位超前-滞后补偿的极端形式。同样的，它的近似形式，PI和PD控制器，也可以分别视为极端形式的相位滞后和相位领先补偿器。一个标准的PID控制器也被称为三段控制器，其传递函数一般以并行的形式（1）或者以理想的形式（2）给出。其中Kp是比例增益，KI是积分增益，KD是微分增益，TI是积分时间常数，TD是微分时间常数，三段功能的强调如下： 比例项提供了一个通过全通增益系数，并且和误差信号成正比的整体控制。 积分项通过采用低频补偿的积分器，减少稳态误差。微分项通过采用高频补偿的微分器，改善瞬态响应。这三个方面在闭环系统中的不同影响可以总结为表格.请注意此表仅仅能作为开环系统的第一指南。为获得最佳性能，KP,KI(TI)和KD(TD)需要相互配合的进行整定。表格单独的P,I和D整定的影响闭环响应上升时间超调建立时间稳态误差稳定性增加KP减少增加小幅增加减少下降增加KI小幅减少增加增加大幅增加下降增加KD小幅减少减少减少微小的变化提高从学术界到工业界，通常认为增加了微分增益的KD,将会提高稳定性。然而，在实践中的从业人员常常发现，积分项可以对这样一种预期起到相反的作用，尤其是当存在一个传输延迟时。在整定KD过程中的挫折，使得许多操作人员关掉或者去掉这个衍生项。这件事情已经到了需要澄清的时候，这点将在第二节-E中讨论。B系列结构 如果两个零是真实的，一个PID控制器还可以在“系列的形式”中实现，也就是如果TI4TD。在这种情况下，（2）可以实现一个在表23中的PD和PI控制器级联。其中C积分项对稳定的影响参考（2）或（3），其中TI0，TD=0。由此可以看出，在纯粹的比例项中加入积分项将由以下的一个因素提高增益同时将增加相位滞后，稳定增益裕和相位裕度将减少，即，闭环系统将变得更容易振荡或潜在的不稳定。D.集成的终结和补救措施 如果一个能够实现控制作用的执行机构有一个有效的范围的限制，则积分可能会饱和，之后的修正将被忽略，直到饱和度偏移。这将导致低频振荡，并可能导致不稳定。为了抵消这种影响，通常采用的一个的措施是“抗饱和”4，8，29。这是通过对积分过量的积分作用的内部的负反馈来实现的，这样饱和将会消失。几乎所有的软件包、硬件模块已经实施某种形式的积分抗饱和保护。作为被应用在数字处理器中做先进的PID控制器，如（1）到（3），他们可以容纳更多的数学函数和修改标准。一个简单的和最广泛采用的反饱和方可以通过在软件和固件中修改积分作用 其中代表饱和控制作用，是一个修正因子。据发现，如果PID系数调整合理的话， 在【0.1,1.0】的范围内将会有很好的性能。另据报道，在“串联形式上，PI部分可能会应用在反饱和执行器而无需一个想图1429中独立的反饱和作用。当有没有饱和时，前馈路径转是固定的，从UPD(s)到U(s) 的整体转移是和在以上（3）中的因素是一样的。E. 微分项对稳定性的影响一般而言，微分作用是有用的，因为它提供了有用的导致了由积分作用引起的偏移相位滞后的相。这也特别有助于缩短循环周期，从而加速其从不稳定的混乱状态中的恢复过来。相比于一阶系统，它对二阶系统的行为有更加戏剧性的影响，没有了显著地死区时间。然而，微分项也常常被误解和滥用。例如，它被广泛的认为，在控制领域中增加微分项将会提高稳定性。在这里，这种看法并不总是有效的。在一般情况下，在纯比例项中增加一个微分项将减少由以下因素带来的相位滞后，其中仅倾向于增加PM,然而，在此期间，增益将因为以下因子而有所增加因此，总体的稳定性可能是提高或者下降。图1 抗饱和PI“系列形式的一部分”为了证明增加一个微分器可能会导致闭环系统的不稳定，考虑到不失去一般性，一个常见的一阶滞后加上延迟环节可以描述如下其中K是过程增益，T为过程时间常数，;L是过程死区时间或者是运输延迟。假设它是在由仅有增益Kp的比例控制器的基础上增加一个微分项，这将导致一个有以下公式给出的混合的PD控制器总体开环前馈路径传递函数变为增益成为其中的不等式已经有解，因为对是单调的。这意味着如果TDT且KPp1或者TDT 且 增益不会小于0dB。在这些情况下，0 dB增益交叉频率是无限的，其中相位因此，由博德orNyquist标准，当不存在稳定裕度时，闭环系统将是不稳定的。这种现象已经造成了在设计一个完整的PID控制器的时出现困难，也是这个原因，造成了在使用中的80%的PID控制器去掉或者关闭微分部分【21】。这意味着，PID控制器的功能和潜力还没有充分利用。尽管如此，这也表明，微分项的使用可以增加鲁棒稳定性，可以最大限度地帮助提高积分增益，从而达到最佳的性能7。然而，必须小心，因为合适的整定微分项是很困难的。在图2和图3中有给出一个例子。其中K=10，T=1s,L=0.1s,它最初是由一个Kp=0.644,Ti=1.03s的PI控制器控制的。由此可以看出，如果微分器增加0.0303s，GM和PM都将最大化，而瞬态响应会提高到最好的。但是，如果TD进一步提高到0.1秒，GM和瞬态响应会变差。如果在比例增益的基础上使微分增益增加到20%，闭环系统将变得不稳定。因此，微分项应该合适的整定和使用。图2。增加微分增益可以降低稳定裕度和使闭环系统不稳定图3 提高增益对闭环系统时域性能的影响F.对异常微分作用的补救措施一个纯粹的的微分器不是非正式的，它不限制高频增益，如在（9）所示，表现在图2。因此，当它的参考或者干扰步骤发生一步变化时，将产生一个理论上没有限制的高频控制信号。为了处理这一点，很多PID软件包和硬件模块对微分器执行某些形式的滤波。1） 通过一个线性低通滤波器：一种常见的补救方法是将微分器和低通滤波器级联过 滤器，即修改它成许多工业PID硬件提供了一个可以设置为1到33的，多数介于8和1672。如在【17】中，一个二阶巴特沃斯滤波器表明了其会进一步降低高频增益。2）改变结构：改善瞬态性能最近已经成为一个至关重要的问题，在研发PID控制的时候已经提出了对基本统一的负反馈结构提出重视4。在串级控制应用中，内环往往不需要比外环更敏感的设置点的变化。对内环来讲，标准PID结构的变体可能会通过，其使用的是过程变量（PV），而不是错误的信号，对于微分项【40】，即其中，y（t）是过程变量，E（T）= R（T）-Y（t）和R（T）是参考信号或设定点。它还建议，为进一步降低对设定点的变化的灵敏度，比例项也可能会改变过程变量，而不是错误的信号，即40结构（17）有时也被称为“B型”（或PI - D）控制和结构（18），如同“C型”（或I-PD）的控制，而结构（1）到（3）为“A型”PID控制。请注意，B型和C型改变传统的反馈控制的基础，使得PID方案在用鲁棒稳定性的标准分析时变得更加困难。然而，对于设定点跟踪应用，然而，替代使用B型或C或许是一个有设定点的滤波器，这个滤波器有一个至关重要的阻尼动态，以便为实现软启动和平稳控制13。然而，理想的并联，串联和修改过的PID的结构都可以在目前的软件包和硬件模块发现。读者可参考Techmation的应用手册72中一个列表，其中记录了一些在工业应用的PID控制器结构。3） 通过中通滤波器去除异常的作用：另一种方法是使用中通滤波器，它是非线性，广泛应用于图像处理中。它会比较当前点和邻近的几个数据点进行比较，并选择它们之中的一个中间值作为一个正常的作用值。比如说，通过这种方式，不寻常的或有害的尖峰脉冲或干扰，将完全被筛选出来。三点中值滤波器的伪代码在图4给出【23】。这种方法的主要好处是，没有多余的参数，虽然它不是很适合在欠阻尼过程中。图4. 三点中值滤波以消除异常的微分作用G. 整定目标和现有的方法在应用PID控制中，选用控制器结构会构成挑战。因为供应商往往会推荐他们自己设计的控制器结构，他们自己独有的控制器结构的整定规则和其他结构的控制器都不一样。一个解决方案是在软件结构上提供不同的支持。读者可参考16和22中详细讨论的各种在使用中的PID结构。尽管如此，要使控制器参数的调整使闭环控制系统是稳定的，将要满足以下目标：稳定的鲁棒性;在设定点的快速跟踪性能，包括上升时间，过冲和稳定时间;稳态的调节性能，包括负载扰动抑制;环节建模不确定性的鲁棒性;环境噪声衰减和鲁棒性的不确定性。由给定的目标，调整PID控制器的方法，根据其性质和使用情况进行分组，如下4，13，23。 分析方法PID参数是由模型和实物之间的分析计算或者数学关系计算出来 的（比如内模控制或者Lanbda 整定）。这些将会产生一个使用简单的公式，并 且在使用中可以在线调整。但目标必须采用分析的形式并且模型一定要准确。 启发式方法这些都是在人工整定（比如Z-N整定原则）和人工智能（包括专 家系统，模糊逻辑和神经网络）的发展过程的实践经验。这些可以以公式的形式 或者规则在线使用，这样也往往能够与设计目标达到折衷。 频率响应的方法控制过程的频率特性被用来整定PID控制器（如循环整形）。 这些通常采用是离线的形式和学术上的方法，设计主要关注的是鲁棒稳定性。 优化的方法这可以被视为特殊类型的最优控制，其中PID参数是用离线的数 值优化方法以达到唯一的复合目标或者使用电脑的启发式或多个优化算法的设 计目标。这些往往是时域方法，主要应用于离线状态下。 自适应整定方法这些都是自动在线调整，在实时识别方法的基础上，使用一 个或多个先前的组合。以前的分类不设置人工边界，在实践中应用的一些方法可能属于不止一个类型。PID整定方法的一个很好的总结中可以在4，18，26，28发现。然而，至今还没有其他的整定方法，在熟悉度和易用性上可以代替简单的Z-N方法。此外，缺乏一个通用的可以适用在消费类电子产品，家用电器，机电一体化系统TEMS和微电子机械系统（MEMS）范围，并且迅速应用于板载或片上控制器的设计的方法，在过去的半个世纪中，对未来PID整定和实现模块化的关键技术的探索还在继续。H PIDeasy一个基于软件的方法 过去的十年中，在格拉斯哥大学的智能系统研究小组一直试图利用现代电脑智能技术系统解决PID设计问题。结果，获得了一个以软件形式解决的设计方案，PIDeasy23。 考虑到PID在应用中的简单性和可靠性，努力保持控制器结构的标准形式，同时允许采用简单和有效的微分滤波器和抗饱和积分器的增益优化。通过设置控制器的优化参数来提高其在快速的动态检测过程中的性能尤其是瞬态响应性能。多目标的最优化是通过用现代电脑智能技术在根源上解决现有问题。相比于基于Z-N和其他技术，PIDeasy技术面向更广泛的应用，并因此提供以下例子： 直接来自脱机或联机计划响应的最优PID的设计。 应用到任何一阶（高阶）的通用和最广泛的延迟环节。 在C + +和Java语言;中关闭电脑的数字控制器代码。 没有任何作后续改进的必要性。 整个数据采集、系统识别、设计、数字代码执行和在线测试过程的 “plug-and-play”积分。在-G部分列出的所有五个标准中，带或不带饱和执行器23，PIDeasy的时域性能似乎比现有的方法都更好。在图2和图3中的一个简单的例子，为了验证鲁棒性，PIDeasy对L/T这个比值从0.001到1000.0进行测试。结果GMS和PMS如图5所示，这印证了这个整定方法是稳定和强大的，在实践中从业者都非常喜欢，而在时域，响应速度快，无超调，无稳态误差而得以实现。图五 源自PIDeasy设计的增益和相位裕表测试实例中的PIDEASY增益和相位裕为了进一步验证这种基于软件的调整方法，也为了提供一个的典型环节的设置参数查找表，对一批的高阶环节进行了测试表PID整定专利年份专利数申请人/名称ID的方法整定方法1970US 3532862国际商业机器公司(amonk，NY)调整控制器增益控制过程的方法EF1973US 3727035菲利普斯石油公司（Bartlesville,Okla.）数字控制系统的脉冲测试EF1974US 3798426福克斯波罗公司(Foxboro,MA)模式评估方法和自适应仪器NER1974US 3826887菲利普斯石油公司（Bartlesville,Okla.）整定PID控制器的简化流程NER1980US 4214300K.R.Jones（利物浦，英格兰）三环节（PID）控制器EO1982US 4346433菲利普斯石油公司（Bartlesville,Okla.）“过程控制”EF1983US 4407013利兹 - 诺思拉普公司（北威尔士，PA）通过辨识参数的离散时间模型转换的自整定的P-I-D控制器NEF1984US 4441151东洋系统有限公司（东京，日本）过程控制系统中PID控制器的整定设备EF1984US 4451878东京芝浦和电机株式会社（川崎，日本）过程控制设备EF1984US 4466054东京芝浦和电机株式会社（川崎，日本）改进的比例积分微分控制装置NEF1985US 4539633东京芝浦和电机株式会社（川崎，日本）数字PID过程控制设备EF1985US 4549123NAF控制AB(Solna,SE)整定PID调节器的方法和装置EF1986US 4563734东京芝浦和电机株式会社（川崎，日本）多变量比例 - 积分 - 微分过程控制仪器EF1986US 4602326福克斯波罗公司（Foxboro公司，MA）对自整定控制器的模式的认识NER1987US 4669040欧陆公司(Reston,VA)自整定控制器EF1988US 4754391山武霍尼韦尔有限公司（东京，JP）确定PID参数的方法和使用这种方法的自动整定控制器EF1988US 4758943高科技网络AB（马尔默SE）自动整定的过程调节方法和装置EF1988US 4768143巴威公司（新奥尔良，洛杉矶）使用自适应增益调度算法的方法和仪器NEF1989US 4814968菲舍尔与波特公司（沃明斯特，PA）自整定过程控制器NER1989US 4855674山武霍尼韦尔有限公司（东京，JP）最大限度减少尝试次数的过程控制系统和方法EF1989US 4864490三菱和电机株式会社（东京，JP）利用模糊推理获得最佳控制参数的自动整定控制器NER1989US 4881160横河电机株式会社（东京，JP）自整定控制器NEF1989US 4882526株式会社东芝（川崎，JP）自适应过程控制系统EF1990US RE33267福克斯波罗公司（Foxboro公司，MA）模式的认识的自整定控制器NER1990US 4903192日立有限公司（东京，JP）PID控制系统NER1991US 5043862日立有限公司（东京，JP）自动设定PID常数的方法和装置NER1992US 5126933查尔斯A.White三世（斯坦福的CT）自学过程控制器和自我更新的函数发生器的存储器单元NE自主学习记忆单元1992US 5153807株式会社日立制作所（东京，JP）自整定控制器设备和过程控制系统NER1992US 5159547洛克威尔国际公司（盖章海滩，CA）自我监控反馈整定控制器NER1992US 5166873横河电机株式会社（东京，JP）过程控制装置EF1992US 5170341霍尼韦尔公司（明尼苏达州明尼阿波利斯）在过程控制系统中的自适应控制器EF1993US 5223778Allen-Bradley公司(威斯康星州密尔沃基）PID控制器的自动整定装置EF1993US 5229699工业技术研究院（竹东镇，台湾）PID控制器调整的方法和仪器EF1993US 5268835日立有限公司（东京，JP）一个过程控制到目标状态的过程控制器NEF1993US 5272621Garasu日本和电机株式会社（滋贺县JP）在有死区时间的控制过程采用模糊逻辑控制的方法和装置NER1994US 5283729费希尔 - 罗斯蒙特系统公司（美国德克萨斯州奥斯汀）整定控制器的控制参数的整定安排EF1994US 5295061三洋电机有限公司（大阪，JP）控制参数整定单元和控制单元整定参数的方法NER1994US 5311421株式会社日立制作所（东京，JP）利用神经网络的控制系统进行控制的过程控制方法和系统NE神经网络1994US 5331541欧姆龙公司（东京，JP）PID控制单元EF1994US 5335164通用动力有限公司（CA）自适应控制的方法及装置NEF1994US 5355305约翰逊服务公司（威斯康星州密尔沃基）模式识别的自适应控制器NEF1995US 5394322福克斯波罗公司（Foxboro公司，MA）获取过程模型特点的自整定控制器EF1995US 5406474福克斯波罗公司（Foxboro公司，MA）自整定控制器NER1995US 5453925费希尔控制设备国际公司（Clayton,MO）自动整定一个过程控制器的系统和方法EF1996US 5535117株式会社东芝（川崎，JP）一个使用反馈控制的控制回路的控制过程的方法和设备EF1996US 5568377约翰逊服务公司（威斯康星州密尔沃基）一个反馈控制器的快速自动整定EF1996US 5587896福克斯波罗公司（Foxboro公司，MA）自整定控制器NER1997US 5625552A.K，马图尔和T.Samad（明尼苏达州明尼阿波利斯）闭环神经网络的自动整定装置E神经网络1997US 5649062摩托罗拉公司（Schaumburg.IL）自动整定的控制器和使用此控制器的方法NEO1997US 5691615FANUC有限公司（Yamanashi,，JP）自适应PI控制方法NEF1997US 5691896罗斯蒙特公司（Eden Prairie，MN）基于现场过程控制系统的自动整定EF1998US 5742503国家科学委员会（台北，台湾）在PID控制器整定中的饱和继电反馈的使用EF1998US 5796608哈特曼 - 布劳恩A.G（法兰克福）自我控制的调节装置NEF1998US 5805447摩托罗拉公司（Schaumburg,IL）级联整定控制器和使用方法NEO1998US 5818714罗斯蒙特公司(Eden Prairie,MN)渐进自动整定的过程控制系统EF1998US 5847952霍尼韦尔公司（明尼苏达州明尼阿波利斯）基于非线性逼近的自动整定装置NE神经网络1999US 5971579三星电子有限公司（汉城，KR）使用遗传算法的PID控制器确定增益的单元和方法NE遗传算法1999US 5974434拉尔夫E.Rose（圣何塞，加利福尼亚）反馈控制系统自动整定参数的方法及装置NEO2000US 6076951新加坡国立大学（SG）频域自适应控制器EF2000US 6081751国家仪器公司（美国德克萨斯州奥斯汀）闭环PID控制器自动整定的方法和系统EF2000US 6128541费希尔控制设备国际公司（Clayton,MO）在过程控制网络中使用的最佳自动整定装置EO2001US 6253113霍尼韦尔国际公司（新泽西州的Morristown）使用在过程控制系统中的确定最佳整定参数的控制器及其使用方法EO2002US 6353766西门子股份公司（慕尼黑）根据被控系统的响应信号产生控制参数的方法和一个PID控制器自适应设置的系统E神经网络2002US 6438431新加坡国立大学（SG）基于多点中继过程中的频率响应估算和控制整定装置EF1984JP 59069807富士和电机跻造株式会社（JP）PID调节器参数的自动调节系统EF1984JP 59153202富士和电机跻造株式会社（JP）PID调节器参数的自动调节系统EF1991JP 3118606横河电机公司（JP）自适应控制器NE神经网络1991JP 3265902横河电机公司（JP）过程控制器NE1992JP 4076702三洋电机有限公司（JP）自动整定PID控制装置NER1992JP 4346102日立公司（日本）PID参数自动整定方法EF1993JP 5073104日立公司（日本）自动调整PID参数的方法EF1994JP 6095702日立公司（日本）自动整定的PID控制器EF1995JP 7168604松下电气有限公司（JP）PID参数的自动整定系统EF1998JP 10333704东芝公司（日本）PID整定的方法和设备NEF1999JP 11161301安川电机公司（JP）具有自动整定功能的PID控制器NER1994KR 9407530韩国电子电信KR）PID控制器的整定方法-1997KR 9705554三星航空有限公司（KR）采用模糊技术的增益控制的方法ER1998WO9812611纽卡斯尔研究协会有限公司（非盟）的大学自动调整PID控制器的方法和装置EF2001WO0198845费舍尔罗斯蒙特系统公司（美国）自适应反馈/前馈PID控制器NEF表PID软件包产品名称（a）(b)(c)(d)(e)(f)备注ADVA控制回路整定器【35】微软Windows的Advant OCS系统联系定价用具有鲁棒性标准的主导极点的方法来选择快速，正常或有阻尼性能的闭环系统IMC整定微软Windows和MATLAB软件用IMC整定模型ID和PID调节软件【43】3.5微软Windows单用户许可证699美元用IMC整定鲁棒PID参数整定【44】？微软Windows联系定价为非积分进程选择修改的IMC/或者闭环到开环的时间相应和为积分过程选择闭环响应时间INTUNE454.12微软Windows联系定价采用基于整定的先进的IMC控制站【49】3.0.1微软Windows美国每年花895美元为单用户维修许可证使用调整相关选择调节或跟踪性能，DeltaV整【50】5.1DeltaV 工作站和DeltaV控制器运行控制软件联系定价为PI选使用修改的Z-N规则的从无超调到超调的性能，为PIDX选择相位、增益裕量规则ENTECH工具包整定器模块微软Windows联系定价使用先进的Lambda调整PID整定【54】1.05微软Windows和MATLAB联系定价使用IMC整定Exper整定微软Windows联系定价选择调节和跟踪性能在25%振幅阻尼和10%的超调和Lambda（标准或水平）Easy PID整定【57】2.0微软Windows和MATLAB联系定价使用极点配置方法增加调整【58】微软Windows联系定价使用Lambda/IMC整定控制回路帮助631.0c微软Windows联系定价使用Lambda整定TuneUp64微软Windows和MATLAB联系定价使用优化/Lambda整定整定向导2.5.2微软Windows联系定价选择调节或跟踪性能或IMC调整或调压室应用RS整定【68】微软Windows和艾伦 - 布拉德利PLC-5，SLC 500 或者控制逻辑PLCS联系定价使用Exper整定Pro整定器32【72】6.04.01微软Windows联系定价使用有增益和相位裕度的消除点和闭环阻尼因子来选择快，中，慢调节或者跟踪性能的反应整定鱼微软Windows和PROVOX控制器联系定价使用Exper整定EZY整定【74】1.1.02微软Windows每本售价199美元选择基于闭环时间常数和上升时间在10%到90%的性能PIDeasy231.0微软Windows联系定价使用专有的算法Graphidor42微软Windows联系定价使用PI和误差的目标搜索最小误差生成三维图Profit PID56霍尼韦尔TPS/贸发局联系定价使用专有的最小 - 最大算法流体运动系统的数字PI/PID控制的简单分析整定70微软Windows联系定价使用专有的算法VisSim/优化PRO754.0微软Windows和专业的VisSim4.0联系定价使用一般化，简化梯度的算法（GRG2）TOPAS361.2微软Windows单用户2000美元选择调节或跟踪性能和严密的平均水平控制WinREG-PID37微软Windows和WinREG联系定价SimAxIom(离线整定)【38】微软Windows联系定价选择所需的闭环响应时间DynAxiom(离线整定)【38】?联系定价PITOPS40微软Windows联系定价选择调节或跟踪性能BES整定【40】4.4微软Windows和MATLAB每份500美元选择控制器的密封性CADETV1246微软Windows联系定价先进过程控制的通用过程鉴定（UPID）47微软Windows联系定价PEWIN Pro482.0微软Windows联系定价智能整定器【52】DEC Open VMS VAX or Open VMS AXP Series;PROVOX or SRx控制器联系定价鼓掌整定Westinghouse 过程控制分散控制系统联系定价Ra PID591.2微软Windows和MATLAB单用户300元选择调节或跟踪性能或两者都选指挥者监管软件4.1.41微软Windows联系定价控制系统整定包【61】3.0微软Windows和MATLAB联系定价JC系统工具箱【62】微软Windows和LabVIEW每份495美元Windows的LabVIEW PID控制工具包65微软Windows和LabVIEW联系定价PIDS67微软Window每份18美元选择基于ITAE，ITSE，ISE或IZE的性能PID自整定器5.0微软Window和S7-300/400联系定价控制器整定101【71】3.0微软Windows基准价格11美元GeneX762.0微软Windows和MATLAB联系定价CtrlLAB773.0微软Windows和MATLAB软件选择在ISE，ISTE，的ISTE或增益/相位裕基础上的性能注意：（a）基于模型的整定。和开环/闭环单元相匹配的反馈数据到特定模型的一个指示软件。（b）支持供应商（提供的）特定的PID结构。明确支持供应商特定的PID结构，而不是只支持一些不同的通用的PID结构(c) 支持联机操作。指示软件支持联机操作，如数据采样，在线调整等。(d) 软件版本回顾。(e) 相互依赖的操作系统和硬件/软件。(f) 价格。请联系制造商更新他们的产品价格。说明： 支持； 不支持； ？可能支持； 没有可用的资料表商业的PID控制器硬件模块生产厂家产品型号(a)(b)(c)(d)(e)描述ABBBitric P2000紧凑型单回路控制器Digitric 1002001多功能单回路控制器Commander 10019991/8 DIN通用过程控制器Commander 25019991/4DIN紧凑型过程控制器Commander 3101999在墙壁/管道安装的通用过程控制器Commander 35120011/4 DIN通用过程控制器Commander 3552001先进的1/4 DIN过程控制器Commander 50520006x3格式的先进的过程控制器Commander V10019991/8 DIN电动阀门控制器Commander V25019981/4 DIN电动阀门控制器ECA062000ECA系列-通用过程控制器ECA602000ECA系列-通用过程控制器ECA6002000ECA系列-通用过程控制器MODCELL TM 2050R2001单回路控制器53SL60002001Micro-DCI 仪表单回路控制器Foxboro716C19961/6 DIN温度控制器718PL,718PR1996具有现场设定点（PL）和远程设定点的1/8 DIN过程控制器718TC,718TS1996具有mA输出和伺服输出的1/8 DIN温度控制器731C19961/4 DIN 数字过程控制器743C1994现场微控制器760C1985单站微控制器761C1987单站微加控制器762C1996单站微控制器T630C2000过程控制器HoneywellUDC10019991/4 DIN通用数字式温度控制器UDC70019961/32 DIN通用数字控制器指示器UDC90019971/16 DIN通用数字式温度控制器UDC1000,UDC15002001Micro-Pro系列-通用系列控制器UDC230019991/4 DIN通用数字控制器UDC330019991/4 DIN通用数字控制器UDC50001994Ultra-Pro 通用数字控制器UDC63001997独立的过程控制器和过程指标YokogawaUS10001998过程控制器UT320,UT350,UT420,UT450,UT520,UT550,UT7502000增强型绿色系列温度控制器UP350,UP550,UP7502000增强型绿色系列可编程控制器YS1501991高级过程控制器YS1701991高级过程控制器注意：（a）按需自动整定;（b）增益调度; (c) 自适应控制;(d) 前馈控制;(e) 本年度发表说明：请参考表另外，PIDeasy 可以再一毫秒内提供最优参数。GM和PM的结果显示在表二，确定 软件的PIDeasyf方法对模型变化是稳定和健壮的。因此，这种基于软件方法具有广泛的适用性，并应为板载或片上控制器的设计提供一个有用的方法。它还为迅速整定专用的PID控制器网络的更高阶和非线性环节提供了一个很好的起点。.PID的专利A. 申请专利这部分侧重于目前经常在应用在工业中的PID设计工具和硬件模块的具有专利的整定方法。有关PID整定范围的专利，目前还正在研究和分析，如表三所示，这是按时间顺序列出的。这样的提交的专利，有64个是在美国(US),11个在日本（JP），2个在韩国（KR）,还有两个是在世界知识产权组织（WO）。需要注意的是在以下的分析中，有一个韩国人的专利（KR 9407530）是不包含在内的，因为它不是用英文来写的。读者如果想了解每个专利的详细信息，可以参考12和30。B. 整定的判别方法大部分整定方法的专利是依靠动态环节的判别的，使用激励(E)和不激励（NE)的类型的方法。激励类型又可以进一步细分到时间或频域的方法。在环节设置和调试时，为了设置PID初始参数值，经常会使用激励的方法。时域激励通常是应用在开环方式中的一个步骤或者一个伪随机二进制序列（PRBS）。这是一个经典并且最广泛使用的方法。这种方法也经常在基于模型的整定方法中使用。频域激励通常使用类似继电器的方法，这其中的环节将会采用一个受控的自激振荡。在整定一个PID控制器时，这种类型的判别，一般不要求一个参数化的模型，这也是通过基于时域的判别方法的主要优势。一般来说，由于安全原因，在工业应用中，非激励型的判别是首选，特别是在正常操作期间，它不会破坏设备。如图6所示，现在有越来越多的关于非励磁判别的专利在提交。图6、从1971年到2000年使用的专利的判别类型。图7、在从1971年到2000年的专利中使用的整定方法的类型。图8、ABB - CM测量方法2。C. 具有专利的整定方法获得专利的大部分的整定和判别方法是面向过程工程并且是针对特定的应用而出现的。如在表中所示，获得专利的整定方法大多是基于公式(F)，基于规则(R)和基于化的方法的（O）。基于公式方法是首次定义设备环节的特征，然后进行映射（和Z-N公式相类似）。这些经常在按需整定的响应中使用。基于规则的方法通常用于自适应控制，但可能是很复杂的而且针对特定的应用。这些可以是专家系统，包括简单的启发式和模糊逻辑规则。基于优化方法采用常规的（比如最小均方）或者不常规的（比如遗传算法【13】）的搜索方法，往往适用于离线或非常缓慢的过程。如图7所示，虽然其他方法也在得到越来越多的关注，但是基于公式的整定方法仍具有最活跃的发展（趋势）。然而，其中大多数是不具有全球性或多目标优化性能的，因此它们的应用