自动化PID整定作业

1、分别用临界比例度法、衰减振荡法、反应曲线法整定P，PI 控制器参数实验 PID的参数整定及参数变化对系统的影响综合实验一、实验目的：1、掌握PID各校正环节的作用2、确定给定的系统PID的初始参数3、通过实验了解PID参数的变化对系统的影响二、实验原理（一）PID调节器的输入输出关系：式中：为调节器的输出； 为误差输入； 为比例增益；为积分时间； 为微分时间（二）PID各校正环节的作用在模拟系统中，调节器最常用的调节规律是PID调节。常规PID调节系统一般由PID调节器和被控对象组成，其原理图如下：PID调节是线性控制，将偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）通过线性组合构成调节量，对被控对

2、象进行控制。PID调节器各校正环节的作用如下：1、比例环节： 及时成比例地反映调节系统的偏差信号，偏差一产生，调节器立即产生调节作用，以减少偏差。2、积分环节：主要是为了消除系统的余差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数，越大，积分作用越弱，反之则越强。3、微分环节：能反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号变得太大之前，引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。（三）PID参数的变化对系统的影响 一般情况下，PID调节器本着稳、准、快的控制原则须对三个参数进行初始设定，同时考虑对象特性的多样性，控制指标的不同进行整定、优化才能取得满意效果。在PID调节参

3、数中，比例系数KP增大，会使调节阀的动作灵敏，运行速度加快。缺点是存在静差。在系统稳定的情况下，增大KP值，有利于减小稳态误差，提高控制精度。但随着KP增大，系统响应过程中的振荡次数会增多，调节时间加长。当KP值太大时，系统将趋于不稳定；若太小，会减低系统的响应速度。引入积分的目的是为了消除静差，提高精度。但积分时间TI太小，在过程的启动、结束或大幅度增减设定值时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分积累，致使控制量超出极限控制量，最终引起系统较大的超调，甚至造成系统振荡。积分时间TI太大时，积分作用对系统的性能影响减小，不利于消除系统稳态误差，难以获得较高的控制精度。微分环节

4、的引入，改善了系统的动态特性，对干扰特别敏感。但微分时间TD偏大或偏小时，都会使超调量增大，调节时间加长。（四）PID参数确定的方法在选择了调节规律及相应的调节器后，就要进行PID初始参数的确定。常采用的方法有临界比例度法（又称稳定边界法）、反应曲线法、衰减曲线法、仪表参数自整定法。1、临界比例度法：调节规律采用纯比例，不断增加K，使调节系统的被调参数作等幅振荡（即达到稳定边界）时，测量出比例放大系数Km或临界比例度Pm以及振荡周期Tm，然后，按经验数据求出初始参数。临界比例度法的调节器经验数据表调节规律参数pTITDP2PmPI2.2 Pm0.85TmPID1.7 Pm0.5Tm0.13 T

5、m2、反应曲线法：反应曲线法：要确定调节器的参数应先测定对象的动态特性，即对象输入量作单位阶跃变化时被调量的反应曲线，即飞升曲线。根据飞升曲线可得到等效滞后时间、等效时间常数T、广义对象的放大系数K。再按下表经验数据求出初始参数。反应曲线法的调节器经验数据表调节规律P（%）TITDPK/TPI1.1 K/T3.3PID0.85K/T20.53、衰减曲线法：衰减曲线法：是参数整定要求达到衰减率为0.75的过程。先把调节规律采用纯比例（TI =，TD =0），观察调节过程的衰减比，通过改变比例度，使衰减比达到规定的0.75为止。记下此时的比例度PS和周期TS。然后，按经验数据得出初始参数。衰减曲线

6、法的调节器经验数据表调节规律P（%）TITDPPSPI1.2PS0.85TSPID0.8PS0.3TS0.1TS4、仪表参数自整定法：现在许多仪表都带有自整定功能，利用此功能可以方便的整定出，PID参数。但是不是所有都会满足需要，有时可以在此基础上做修改，从而达到最佳效果。三、实验内容：1、通过临界比例度法确定PID参数：1、将流量调节系统的调节规律社为纯比例，不断增加K，使调节系统的被调参数（流量）作等幅振荡（即达到稳定边界）。记录此时的比例度P和振荡周期Tm。2、在给SDC31调节器通电在基本显示状态下，同时按ENT键和键3秒；按 键显示PID；按ENT键显示P读取比例度读数；按ENT键，

7、进入比例度的设置 ；按键键修改比例度到合适的值。按ENT键，确定。3、按DISP键退出设置。运行系统，观察曲线。临界比例度法确定PID参数临界比例度P振荡周期Tm调节规律P（%）TITDPPIPID2、仪表参数自整定确定PID参数：先给SDC31调节器的供电，在AUTO和RUN下，启动自整定功能。（1、）进入基本显示状态，按DISP键。（2、）进入At(自整定)显示，按MODE键多次，直到显示At显示，再按ENT键。（3、）改变设定值：按键使0变为1.（4、）确定改变设定值：按ENT键；At LED灯开始闪动，自整定功能启动；（5、）恢复基本显示状态： 按DISP键，当自整定完成后，At LE

8、D灯熄灭。PID参数自动地写入仪表中。（6、）读取PID参数。同时按ENT键和键3秒；按 键显示PID；按ENT键显示P读取比例度读数；按 键显示I,读取读数；按 键显示D,读取读数，填入相应表格。自整定法确定PID参数比例度积分时间微分时间3、纯比例和比例积分条件下的PID控制运行流量控制系统，调节规律采用纯比例。将上面整定的比例度输入到调节器，稍作修改。待系统稳定，记录比例度以及余差量。再加积分加入，使余差消除。并记录此时的积分时间。纯比例和比例积分条件下的PID控制比例度余差积分时间四、问题与解答：1、已知某比例式气动调节器量程为100200，当指针从140变化到160时，输出从0.5/2变到0.7/2，输出范围为01/2求比例度；若仪表的量程和输入变化量维持不变，问比例度为多少时，输出作全范围变化？2、当调节器的输入偏差信号e的波形如图所示变化周期等于积分时间，比例度为50%，分别画出调节器的比例、积分、比例微分输出的波形。3、试说明下列情况下，调节器的