2022年位置式PID控制原理讲课讲稿

1、此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除PID 掌握原理 PID 掌握是一种在工业生产中应用最广泛的掌握方法,其最大的优点是不需要明白被控对象精确的数学模型,进行复杂的理论运算；只需要在线依据被控变量与给定值之间的偏差以及偏差的变化率等简洁参数,通过工程方法对比例系数 K 、积分时间 IT 、微分时间 T 三个参数进行调整,就可以得到令人中意的掌握成效；PID 掌握算法可以分为位置型掌握算法和增量型掌握算法,本文主要争论位置型掌握算；RTen比例ut执行机构被控对象ctcn积分微分测量变送器T1 自动掌握性能指标的相关概念uu tr %= u/RX100%误差带tutrts误差带tRtpt

2、sR90%R10%R001.1 系统的响应速度指掌握系统对偏差信号做出反映的速度,也叫做系统灵敏度； 一般可以通过上升时间rt和峰值时间pt进行反应；上升时间和峰值时间越短,就系统的响应速度越快；1.2 系统的调剂速度系统的快速性主要由调剂时间来反映,只供学习与沟通系统的调剂时间越短, 就系统的快速性越好；此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除系统的快速性与响应速度是两个不同的概念,调剂时间短的系统,其响应速度不肯定很高；1.3 系统的稳固性响应速度快的系统, 其调剂时间不肯定短；系统的稳固性一般用超调量 % 来反映,超调量越小,系统的稳固性越好；超调量越大,系统的稳固性越差；系统的稳固

3、性与系统的响应速度是一对冲突体；2 PID 掌握算法式的推导PID 掌握器的微分方程为：u tKPe t1te tdtT Dde tu0TI0dt式中：e t给定值与被控变量的偏差KP比例系数IT 积分时间常数T 微分时间常数t 从开头进行调剂到输出当前掌握量所经过的时间间隔u PID 调剂开头之前瞬时,执行器的输入掌握信号,在调剂过程中为固定值对以上各式左右两边分别进行拉普拉斯变换可得Us KP 11TDs dtEs T Is比例项：uPtKPe t积分项：uI tKP1te tTI0微分项：uDtKPT Dde tdtPID 掌握器的传递函数为：对上式进行离散化可得数字式 PID 掌握算式

4、为：u P n K P e n 只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除uIn KPTine n1 e iTI0uDnKPTDe n T式中：e n当前采样时刻给定值与被控变量的偏差en和e n1的时间间隔T PID 掌握采样周期,也就是运算机猎取1、 一阶后向差分方程对微分的离散化：de te ke k1e ke k1 e k1Te k2 e k2 ukT1 u k2 dt.e kT1e .kde tTdtTT22、 累加法对积分的近似离散等效te tdtTin0e i,tnT0就位置式 PID 掌握在当前采样时刻输出至执行器的掌握量运算式为：un KPe n Tine i

5、TDe n e n1 u0TI0T式中：un当前采样时刻输出的掌握变量u PID 调剂开头之前瞬时,执行器的输入掌握信号3 比例、积分、微分环节的作用3.1 比例环节 比例环节是 PID 掌握器中必不行少的环节；比例环节的作用为放大误差信号,提高控 制器对于偏差信号的感应灵敏度,其特点是不失真、不推迟、成比例的复现掌握器输入信 号的变化；过大的比例系数会使系统的稳固性降低、增加超调量,显现振荡甚至发散；控 制系统的稳固性与灵敏性是一对冲突,比例系数的挑选只能在稳固性与灵敏性之间进行折中挑选；积分环节输出掌握量运算公式为：uPnKPe n；只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删

6、除如掌握器中仅有比例掌握环节,就会产生调剂余差,如下图所示：u uR R0差 余t0差t余1 比例掌握稳态误差产生的缘由 单纯的比例环节所产生稳态误差的缘由主要有两个方面,分别为原理性稳态误差和结构性稳态误差；1.1 原理性稳态误差 原理性稳态误差是由比例掌握系统的原理所引起的,以调剂阀流量掌握系统为例进行说明：目标流量值 Ren比例 KunD/Aut调剂阀管路流量 ctcn标准流量计采样TR ,被控变量为流量值Ct；调如下列图为单回路流量比例掌握系统,掌握系统的给定流量值为节阀为4mA20mA 电流掌握,其开度与输入电流值ut的关系为：只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删

7、除调剂阀开度ut4mA100 %Kenu0,u 为调剂阀的初始输入20mA4mA设调剂开头时, 偏差为e n ,就调剂阀的输入信号为u n电流值；就有调剂阀开度Kenu04mA100 %20mA4 mA而随着调剂阀的动作, 偏差值e n但调剂阀从其初始位置开头动作到达到动作终点需要肯定时间,也会不断发生变化,使得调剂阀的输入信号也不断变化；当某一时刻,调剂阀的开度和输入信号满意关系调剂阀开度ut4mA100%时,调剂阀将停止动作,由调剂阀所掌握的被控流量值也将停20mA4 mA止变化,偏差值e n 也将保持不变,掌握系统达到稳固平稳状态；掌握变量随时间变化的波形图被控变量随时间变化的波形图可以

8、发觉, 调剂阀要想在原开度的基础上保持肯定的开度增量,就必需有输入电流信号,这就使得只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除e n 值不能为 0 （如en的值为 0,就调剂阀的输入电流值就会为u ,调剂阀的开度值也将会为初始0）；开度值,此时的流量值就会为1.2 结构性稳态误差结构性稳态误差：掌握系统由于元件的不灵敏、零点漂移、老化及机械间隙、摩擦、死区等因素所引起的系统稳态误差,称为结构性稳态误差；调剂阀的死区又叫做调剂阀的不灵敏区,可察觉动作的有限区间；调剂器行程其定义为： 执行器输入掌握信号的变化不致引起执行机构有反行程正行程II0反行程死区掌握器输出正行程死区（mA）

9、|ISILIO100%|S- 使调剂阀执行器发生动作的输入电流值IO- 调剂阀的起始输入电流值- 调剂阀输入电流值得范畴,20-4=16mAL2. 比例环节产生稳态误差的排除只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除引入积分环节,可以排除结构性稳态误差和原理性稳态误差；3.2 积分环节 积分环节可以起到位置记忆功能,将设定值与反馈值的偏差不断进行积存,使掌握器的输出掌握信号不断增强,直到偏差为0,从而排除系统的稳态误差；积分环节输出掌握n量运算公式为：u I n K P T e i ,当积分时间 IT 增大时,积分作用减弱,排除偏差所T I i 0需的时间也就较长,但可以减小超

10、调,提高动态响应的平稳性；当 IT 减小时,积分作用加强,排除偏差所需时间也较短,但过小的T 将有可能引起振荡甚至造成系统的不稳固,因为积分环节输出的掌握信号总是滞后于偏差的变化；此外,过强的积分作用仍有可能引起 积分饱和,带来较大的超调量并延缓了进入稳固状态的速度；3.3 微分环节只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除微分环节依据偏差的变化趋势输出掌握量,并能在偏差值发生较大变化之前输出超前 校正信号；微分环节可以使系统的超调量下降,同时改善系统的动态调剂速度；微分环节输出掌握量运算公式为：uDnKPTDe ne n1 ,当微分时间常数T 过大时,会使T响应过程提前制动（

11、例如下图第20 秒左右,即显现系统提前制动的现象） ,从而延长调剂时间并显现余差；此外过强的微分作用仍会使系统对高频噪声干扰过于敏锐,减弱系统的抗干扰才能；在掌握器中加入微分环节可以起到三方面的作用（1）调剂的起始时刻适当的选取系数 T 和 K P,可以加快系统调剂的反应速度,缩短调剂时间；PD 掌握器开头调剂后所输出的第一拍掌握变量为 u 1 K P e 1 K P T D e 1 e 0 u 0 ,其中 e 0 0 该过程可以理T解为偏差值从 0 跃变为 e 1 ；由于具有抑制偏差发生变化的作用,微分环节将会输出访偏差值肯定值减小的掌握量；这部分掌握量将会作为 K P e 1 的补充量,加

12、快掌握系统调剂的响应速度；（2）调剂过程之中适当的选取系数T 和KP,可以减小掌握系统的超调量,克服系统振荡,进而改善掌握系统的动态特性,缩短调剂时间；当调剂开头之后,被控变量快速向目标值靠拢,使得偏差值的肯定值快速减小,由于具有抑制偏差发生变化的作用,微分环节可以在超调发生之前,输出“ 制动” 掌握量,从而防止由于被控变量转变过于快速而引起的超调现象；如下图所示, 图一为无微分环节掌握器调剂成效图,掌握系统输出的被控变量显现了较大的超调量；图二为带微分环节掌握器的调剂成效图；图三为带微分环节掌握器输出掌握变量图；在图三第 15 秒左右,由于微分环节的作用,掌握器输出掌握量明显减小,使掌握系提

13、前制动,防止了超调现象；只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除图一开头制动图二开头制动图三只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除（3）稳固状态下 当掌握系统处于稳固状态时,如被控对象受到扰动作用而使被控变量偏离给定值时,偏差值将会同时有发生转变的趋势；如有微分环节的存在,掌握器可以在偏差值尚未产生较大变化之前,快速做出反应,抑制偏差的变化,从而抑制被控变量的波动,保持掌握系统输出被控变量的稳固性；如微分环节系数TD选取过大,使微分作用过强,也会产生肯定的副作用（1）调剂的起始时刻如微分作用过强, 将有可能使掌握器输出的掌握信号u 1 KPe 1KPTDe

14、 1e0u0过大,T使执行器动作过位,使掌握系统输出被控变量产生较大超调；（2）调剂过程之中 如微分作用过强,将会使掌握系统输出被控变量制动过早,从而延长系统的调剂时间；制动过早（3）稳固状态下 过强的微分作用,会使掌握器对作用于偏差的扰动过于敏锐,从而使掌握系统抗干扰才能下降；4 位置型 PID 掌握算法和增量型PID 掌握算法的区分位置型 PID 掌握算法,适用于不带积分元件的执行器,执行器的动作位置与其输入信号呈一一对应的关系；掌握器依据第n 次被控变量采样结果与设定值之间的偏差e n运算出第n次采样之后所输出的掌握变量；位置式PID 掌握算法的数学表达式为：un KPe nTin0e

15、iTDe ne n1 u0TTI只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除其中un1 是第n-1次采样之后所输出的掌握变量；掌握变量un的值将打算第 n 次采样之后执行器的动作位置；以伺服调剂阀对流体流量或压力进行调剂为例进行说明；如所使用的调剂阀输入掌握信号为 420mA电流,就当阀门执行器输入电流为 4mA时,阀门的开度值为 0%,当阀门执行器输入电流为 20 mA 时,阀门的开度值为 100% ；阀门执行器输入的介于 420mA的任一电流值 I ,均与阀门的某一开度值成一一对应的关系,其对应关系表达式为：开度%20I4 mA100%mA4mA与位置型 PID 算法相对应的

16、是增量式PID 算法,增量式算法适用于自身带有积分记忆元件的执行器,此类执行器的特点是：执行器的动作终点位置与之前每次输入信号的累加 值相关,每次执行器所输入的掌握信号所打算的是本次执行器动作终点位置相对于上一次 动作终点位置的转变量,此类执行器比较典型的有步进电机和步进电机驱动阀门；增量式 PID 算法输出掌握变量表达式为：u n un -un1 T De ne n1 -KPe n-1 Tin-1e iT De n-1e n2 TnKe n e iPT0TTIiT I0KPe n e n1 T T Ie n T De n 2 e n1e n2 T5 位置型 PID 掌握的改进算法5.1 微分

17、环节的改进 5.1.1 不完全微分算法传统 PID 掌握算法中微分环节的缺点PID 掌握器微分环节输出的掌握量为KPTDene n1 ,在应用实践中,假如在PID 掌握器T输出的第一拍掌握量中即加入微分的作用,发觉微分环节具有以下两点副作用；（1）过强的微分作用,会使掌握器对作用于偏差的扰动过分敏锐,从而使掌握系统抗干扰才能下降；（ 2）微分环节有抑制偏差变化的特性；自动调剂开头后微分环节所输出的第一拍掌握变量为uD1 KPT De 1e 0 ,其中e 0 0,e 1 为调剂开头时被控变量与给定值的偏差,起作用是抑T制偏差的剧变,使被控变量向使偏差减小的方向变化；从其次拍起,随着偏差的减小,微

18、分环节又开头只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除抑制偏差的减小,使系统制动；因此微分环节仅在第一拍起到调剂作用,从其次拍起主要起抑制超调的作用； 如设置 PID 参数使第一拍微分作用过强,就简洁使掌握系统的输出显现超调或是使系统显现提前制动的现象；如设置 PID 参数使第一拍微分作用过弱,就不易发挥微分环节加快系统调剂的反应速度,缩短调剂时间的作用；不完全微分算法即在原微分环节上添加一个具有低通滤波作用的惯性环节,其结构框图如下：Es KPTDs11sU Ds Tf就不完全微分环节的传递函数为UDs KPT Ds,即Es 1TfsUDsKPTDsEs ,整理后可得1Tfs

19、UDs TfsUDsKPTDsEs ,转化为微分方程后为uDtTfduDtKPT Ddet,用一阶后向差分方程进行离散化为dtdtuDn TfuDnuDn1 KPTDe ne n1 ,整理之后可得TTu D n TTfTfu Dn1KP T De n e n1 TT f完全微分与不完全微分的对比分别对完全微分环节和不完全微分环节施加一个阶跃输入（1）完全微分环节只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除e t10T2T3T4T5T6TtKutT2T3T4T5T6TtPTDT0完全微分环节的输出表达式为u Dn KPT De n e nP1 ,其输出值由e ne n1 来打算；T

20、e 1e 01、e 2e 10、e 3e20、e 4e 30,就u D 1KPT De 1e 0 KPT DTTKT DT的输出值；u D2 KPT De 2e 1 0TuD3KPT De 3 e 2 0TuD4 KPT De 4 e 3 0T就完全微分环节仅在第一个掌握采样周期之后有幅值为（2）不完全微分环节e t10T2T3T4T5T6TtutT2T3T4T5T6TtKP T DTTf0只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除不完全微分环节的输出表达式为 u D n T fu D n 1 K P T D e n e n 1 ,其输出值不T T f T T f仅与 e n

21、e n 1 相关,仍会受到 u D n 1 的影响；e 1 e 0 1、e 2 e 1 0、e 3 e 2 0、e 4 e 3 0,就u D 1 K P T D e 1 e 0 K P T DT T f T T fu D 2 T fu D 1 K P T D e 2 e 1 T fu D 1T T f T T f T T fu D 3 T fu D 2 K P T D e 3 e 2 T fu D 2 T f 2 u D 1 T T f T T f T T f T T fT f K P T D T f T f 3u D 4 u D 3 e 4 e 3 u D 3 u D 1T T f T T

22、f T T f T T f不完全微分环节不仅在第一个掌握采样周期之后有幅值为 K P T D 的输出值,相对于完全微分环节T T f在第一个掌握采样周期之后的输出 K P T D 有了肯定的衰减,而且在后面的掌握采样周期之后仍旧有输TT f出值,且个输出值以 的比例进行衰减；T T f因此采纳不完全微分算法,可以达到以下目的：一、衰减了完全微分环节在第一个掌握采样周期之后的输出值,防止了因过强的微分作用造成系统输出产生超调的现象；二、将微分环节的调剂作用扩展至第一个掌握采样周期之后的多个周期,强化了微分环节的调剂作用；三、衰减了微分环节的脉冲输出,提高了掌握系统的抗干扰性；5.1.2 微分先行

23、算法微分先行即将对偏差的微分改为对被控变量的微分,微分环节的输出为uDnKPTDcncn1 T微分先行算法适用于给定值需要发生频繁转变的掌握系统,对于此类系统,被控变量与给定值的偏差会显现频繁的跳变,假如对偏差进行微分,就会使微分结果产生猛烈的脉冲变化,不利于掌握系统的稳固,而掌握系统的被控变量输出一般不会产生突变（即使给定值转变, 被控变量的变化也是一个相对缓慢的过程）只供学习与沟通,采纳微分先行算法在猜测输出变化此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除趋势的同时,防止了掌握量的脉冲式频繁突变,有利于系统的稳固；5.2 积分环节的改进 积分饱和现象的产生及影响：当掌握系统输出的被控变量长

24、时间未达到给定值时,这段时间之内积分环节所产生的掌握量将形成 一个很大的积存值,PID 掌握器的输出掌握量将由于积分环节的累积作用而不断增加；当掌握量达到或 超出执行机构的输入信号上下限时,此后执行机构将进入饱和区,不再随着输入掌握量的增加而进一步 的动作；当偏差值反向时,掌握器的输出掌握量需要很长时间才能够退出饱和区,在这段时间之内执行 机构将停留在极限位置而临时失去掌握,使掌握系统性能恶化；5.2.1 积分限幅算法设置掌握器输出掌握量的极限值,当PID 掌握器的输出量超出设定范畴后,即停止积分运算,仅保留比例及微分运算；算法原理如下所述：uInKPTine i,就unuPnuInuDnnu

25、0u0TI设定范畴u0minumax如u Inuminumax如u Inuminumax,就unuPnuIn1uD5.2.2 积分分别算法 积分分别算法的基本思想是,当被控量与设计的偏差量偏差较大时,取消积重量,以 免积重量使系统稳固性降低,超调量增大；当被控值接近定值时,引入积分掌握,以排除 静差,提高系统精度；算法原理如下所述：运算e nRcn,设定门限值e ,掌握器输出掌握量为unKPenTine iTDne n1 u0T IT如|en|,时00如|e n|,时1只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除在|e n|时,虽然掌握器输出掌握量中不含积分项,但掌握器仍旧将每次

26、采样后所得的偏差值进行累加运算；5.2.3 变速积分算法变速积分 PID 的基本思路是转变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应,当偏差值较大时,使积分速度减慢；当偏置值较小时,使积分速度加快；这样就可以起到抑制积分环节产生超调,同时缩短调剂时间,提高掌握精度的作用,算法原理如下所述：运算e nRcn,设定系数值 A ,掌握器输出掌握量为|e n|的值越小,unKPe nTineiTDe ne n1 u00TTI其中A|e n|A|e n|的值越大,就的值越小,就积分项累加的速度也就越慢；反之就的值越大,就积分项累加的速度也就得到提高；为使A|e n 0 1,区间之内,A需使A|e n | m

27、ax；5.3 对比例环节的改进在调剂过程的末段,当 | e n | 小于某一值时,执行器只需再发生稍微的动作,就可以排除这一偏差,如比例系数 K P 的值设置偏大,就简洁使执行器动作过量而显现较大超调；因此可以设置一个非线性区间 -, ,同时令比例项的运算为 u P K P e n ；当偏差肯定值| e n | 时, 0 1,；当偏差肯定值 | e n | 时,1；这样就可以设置一个较大的比例系数 K P,时掌握器在调剂开头时刻调剂速度较快,而在调剂过程接近终止时,放慢调剂速度,防止显现较大超调；只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除re100 1,e16 位置型 PID

28、掌握的工程实现6.1 PID 掌握系统的功能构成一个完备的 PID 掌握系统需要具备以下功能： 可以在线进行 PID 掌握比例系数、积分时间常数、微分时间常数、误差带、目标值和掌握周期的设置 实现 PID 自动掌握的启动及停止、 实现执行器手动掌握以及手动掌握和自动掌握之间的切换自动调剂切换开关 执行机构软手动操作 实现被控变量和掌握变量的监控及显示,同时用图像记录手动及自动调剂过程中被控变量及掌握变量的变化,并能对图片进行删除和储存 能够对试验装置上的必要设备进行操作6.2 PID 掌握周期的挑选PID 掌握周期也就是 PID 掌握器周期性输出掌握量的时间间隔；每经过一个掌握周期,掌握器运算

29、一次被控变量与给定值之间的偏差,并依据偏差输出掌握变量（在一个掌握周期内,运算机可以对被控变量进行多次采样）只供学习与沟通；PID 掌握周期的挑选要求如下：此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除 掌握器在本掌握周期输出掌握变量之后,完成响应动作,到达指定位置； 掌握器在本掌握周期输出掌握变量之后,以产生相应转变；在下一个掌握周期到来之前, 执行器可以在下一个掌握周期到来之前, 被控变量可在满意上述要求的情形下,掌握周期应当尽量缩短,以使 PID 掌握系统可以精确跟踪被控变量的瞬态变化并准时作出相应调整；掌握采样周期的选取可以依据下表的体会值进行选取,一个设计完善的PID 掌握系统应当具备

30、PID 掌握周期设置功能,这样就可以将不同掌握周期下掌握系统的性能进行对比,确定出正确的掌握周期；被控变量类型掌握周期（s ）流量12压力12液位35温度61 0成分10156.3 PID 掌握偏差值的运算偏差值的运算要依据掌握器是正作用掌握器仍是反作用掌握器来打算 正作用：当被控变量大于给定值时,PID 掌握器所输出的掌握量增加e n c n R 反作用：当被控变量小于给定值时,PID 掌握器所输出的掌握量增加e n R c n 式中：e n 第 n 个掌握采样时的偏差值c n 第 n 个掌握采样时的被控变量值R被控变量目标值PID 掌握算法式中,KP、T 、T 均大于 0 6.4 对掌握量

31、的处理只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除PID 掌握器向执行机构输出的掌握变量不答应超出执行机构输入信号的上限 u m ax 及下限 u min；以 4 mA 20 mA 电流掌握调剂阀为例,当掌握器依据 PID 掌握算法所得的电流掌握量在 4 mA 20 mA 之间时,掌握器实际输出至调剂阀执行器的掌握电流值就是依据 PID 掌握算法所得的电流值；当掌握器依据 PID 掌握算法所得的电流掌握量小于 4 mA 时,掌握器实际输出至调剂阀执行器的掌握电流值保持为 4 mA；当掌握器依据 PID 掌握算法所得的电流掌握量大于 20 mA 时,掌握器实际输出至调剂阀执行器的掌

32、握电流值保持为 20 mA；u n K P e n T ne i T D e n e n 1 u 0T I i 0 Tu n u maxYESu nu minun umaxYESu n u minu nu n终止此外,对于对被控变量的上下限有严格要求的工艺,同时报警后要有相关的安全措施；6.5 手/ 自动的切换要求掌握系统有上下限报警机制,当掌握系统从手动操作状态切换到自动掌握状态时,必需将 PID 算法公式u n K P e n T ne i T D e n e n 1 u 0 中的掌握变量初始值 u 设置为手 /T I i 0 T自动的切换之前瞬时掌握系统输出至执行机构的掌握量值,才能保证

33、手 / 自动的无冲击切只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除换；同样,当掌握系统从自动掌握状态切换到手动操作状态时,也必需将软手动操作系统输出至执行机构的掌握量设置为手/ 自动的切换之前瞬时PID 掌握器输出至执行机构掌握量的值；6.6 u 值的设置在一个 PID 自动调剂过程中,位置型PID 掌握算法公式unKPe nTine iTDe ne n1 u0中的u 是一个固定值, 它的值并不TI0T随调剂过程的进行而发生转变；机构的掌握变量值；6.7 掌握算法U Last 掌握变量基准值e cumulate 偏差积存值e Last 前一采样周期的偏差值e 当前掌握周期偏差值C

34、 当前时刻被控变量采样 值u 的值即为 PID 调剂开头之前瞬时,掌握系统输出至执行U 当前时刻运算机输出至 执行器的掌握变量R PID 调剂的目标值K P PID 调剂比例系数TI PID 调剂积分时间常数TD PID 调剂微分时间常数u max 执行机构输入掌握量上 限u min 执行机构输入掌握量下 限只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除开头调剂U LastUe cumulate0e0e Last0PIDReg_Flag = TrueYES|C的采集eRCe|R%YESUUKPeTe cumulateuTDee LastULastTITue cumulatee cu

35、mulateemaxUmaxYESUuminUuminYES输出掌握量 UeLast eU Last U终止调剂程序只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除7 位置型 PID 掌握参数的整定7.1 临界比例度法unKPe nTin0e iT De n e n1 u00；即 K 设TIT（1）在系统闭环的情形下,只保留比例环节,在积分环节和微分环节之前分别乘以将掌握器的积分时间T 设置为无穷大,将微分时间T 设置为 0,比例放大系数为 1；（2）通过给定值给系统施加一个阶跃输入,观看被控变量 c n 的变化情形；如 c n 的过渡过程无振荡或呈衰减振荡,就连续增大 K P 值；

36、如 c n 的过渡过程呈发散振荡,就应减小 K P 值,直到调至某一 K P 值,过渡过程显现等幅振荡为止；这时过渡过程称之为临界振荡过程；显现临界振荡过程的放大倍数 K P 称为临界放大倍数,记为 K C,等幅振荡的周期 T 就称临界周期；e0tuR0T ct（3）获得KC和T 这两个试验参数之后,按下表给出的体会公式,运算出访过度过程呈衰只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除减比为 4：1 衰减振荡的掌握器参数值；掌握器类型 掌握器参数运算公式PID（比例、 积分、微分掌握器）KPIT /s TD/s T C0.6KC0.5T C0.12PI 0.45KC0.83TCP

37、 0.5KC（4）依据各参数分别对掌握系统动态性能和稳态性能的影响,适当调整掌握参数,直到控制系统性能 超调量、稳态误差、调剂时间 中意为止；缺点：1、假如工艺方面不答应被控变量做长时间的等幅振荡,这种方法就不能应用；2、这种方法只适用于二阶以上的高阶对象,或一阶加纯滞后的对象,否就,在纯比例掌握情形下,系统将不会显现等幅振荡；7.2 衰减曲线法un KPe n Tine iTDe ne n1 u0TI0T7.2.1 衰减比为 4:1 的衰减曲线法（1）在系统闭环的情形下,只保留比例环节,在积分环节和微分环节之前分别乘以 0；即将掌握器的积分时间 T 设置为无穷大,将微分时间 T 设置为 0,

38、比例放大系数 K 设为 1；（2）通过给定值给系统施加一个阶跃输入,观看被控变量 c n 的变化情形；如 c n 的过渡过程无振荡,就连续增大 K 值；如 c n 的过渡过程呈发散振荡或等幅振荡, 就减小 K P值,使过渡过程显现衰减振荡；假如衰减比小大于 4：1,K P 值连续增加；假如衰减只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除比小于 4：1,K P 值连续减小,直到过渡过程出现 4：1 衰减为止；记此时的比例放大系数 K P 为 K S,振荡周期记为 T ；u4R10Tct（3）通过上述试验可以找到过渡过程为衰减比 4：1 衰减振荡时的放大倍数为 K 以及振荡周期 T

39、；按下表给出的体会公式,运算出访过度过程呈衰减比为 4：1 衰减振荡的控制器参数值；掌握器类型 掌握器参数运算公式PID（比例、 积分、微分掌握器）KPIT /s TD/s 1.25 KS0.3T S0.1T SPI 0.83KS0.5T SP KS（4）依据各参数分别对掌握系统动态性能和稳态性能的影响,适当调整掌握参数,直到控制系统性能 超调量、稳态误差、调剂时间 中意为止；只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除7.2.2 衰减比为 10:1 的衰减曲线法在某些实际生产过程中,对掌握过程的稳固性要求较高,认为 4：1 衰减过程的稳固性不够,期望衰减比再大一些,于是显现了

40、10：1 衰减过程,相应地也就显现了一种 10：1衰减曲线法；（1）在系统闭环的情形下,只保留比例环节,在积分环节和微分环节之前分别乘以 0；即将掌握器的积分时间 T 设置为无穷大,将微分时间 T 设置为 0,比例放大系数 K 设为 1；（2）通过给定值给系统施加一个阶跃输入,观看被控变量 c n 的变化情形；如 c n 的过渡过程无振荡,就连续增大 K 值；如 c n 的过渡过程呈发散振荡或等幅振荡, 就减小 K P值,使过渡过程显现衰减振荡；假如衰减比小大于 10：1,K P 值连续增加；假如衰减比小于 10：1,K P 值连续减小,直到过渡过程出现 10：1 衰减为止；记此时的比例放大系

41、数 K P 为 K S, 自调剂开头至衰减曲线达到第一个峰值的上升时间为 rt ；u10R10 tT r（3）通过上述试验可以找到过渡过程为衰减比 10：1 衰减振荡时的放大倍数为 K S 以及上升时间 rt ；按下表给出的体会公式,运算出访过度过程呈衰减比为 10：1 衰减振荡的掌握器参数值；只供学习与沟通此文档仅供收集于网络,如有侵权请联系网站删除掌握器类型KP掌握器参数运算公式TD/s IT /s PID（比例、 积分、微分掌握器）1.25 KS1.2 rt0.4 rtPI 0.83KS2rtP KS（4）依据各参数分别对掌握系统动态性能和稳态性能的影响,适当调整掌握参数,直到控 制系统性能 超调量、稳态误差、调剂时间 中意为止；优点：衰减振荡易为掌握工艺所接受,这种整定方法应用比较广泛；缺点：有些对象中,由于掌握过程进行的比较快,从被控变量记录曲线上读出衰减比 有困难；衰减比不好确定,只能近似；7.3 响应曲线法un KPe n Tine iTDe ne n1 u0TI0T这是一种用广义对象时间特性整定掌握器参数的方法；（广义对象：掌握阀、被控