PID中比例积分微分的经验调节

1、比例积分微分在PID中的经验调整PID调节的经验Kp:比例系数-比例带(比例带)P:输入偏差信号变化的相对值与输出信号变化的相对值之比的百分比表达式(比例系数的倒数)t:采样时间Ti:积分时间Td:差分时间温度t:p=20 60%，ti=180 600s，TD=3 180压力P: P=3070%，钛=24 180，液位L: P=2080%，钛=60 300。流量L:磷=40100%，钛=6 60秒。(1)一般来说，在设置中，观察到曲线频繁振荡，因此有必要增加比例带以减少振荡；当曲线的最大偏差较大且趋于非周期性过程时，有必要减小比例带(2)当曲线波动较大时，应增加积分时间；如果曲线偏离给定值，长

2、时间不能恢复，则有必要减少积分时间，以加快残余误差的消除。(3)如果曲线振荡很厉害，有必要使微分作用最小化或暂时不微分；曲线的最大偏差大，衰减慢，因此有必要延长微分时间，提高效果(4)如果比例过小、整合时间过短或分化时间过大，就会产生周期性的剧烈震荡。积分时间过短，振荡周期长；比例太小，振荡周期短；微分时间太长，振荡周期最短(5)比例带过大或积分时间过长会使过渡过程变化缓慢。比例带太大，曲线，如不规则波，偏离给定值很大。如果积分时间过长，曲线将通过异常的非周期方式缓慢返回给定值。注：当积分时间过长或微分时间过长，超出允许范围时，无论比例带是否改变，都不能补救1.PID调试步骤没有一种控制算法比

3、PID调节更有效、更方便。如今，一些流行的调节器基本上是从PID衍生而来的。甚至可以说，PID调节器是由其他调节算法控制的。为什么PID被如此广泛的使用和持久？因为PID解决了自动控制理论需要解决的最基本的问题，即系统的稳定性、快速性和准确性。在保证系统稳定的前提下，调节PID参数可以兼顾系统的承载能力和抗干扰能力。同时，在PID调节器中引入积分项，系统增加一个零积点，使其成为一阶或一阶以上系统，使系统阶跃响应的稳态误差为零。由于自动控制系统的被控对象变化很大，为了满足系统的性能要求，必须相应地改变PID参数。这给用户带来了相当大的麻烦，尤其是初学者。以下是调试PID参数的一般步骤的简要介绍：

4、1.负反馈自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先，检查系统线路，确保系统的反馈是负反馈。例如，在电机速度控制系统中，输入信号为正，当电机需要向前旋转时，反馈信号也为正(误差=输入PID算法中的反馈)，电机速度越高，反馈信号越大。其他系统与此方法相同。2.2 .一般原则PID调试A.当输出不振荡时，增加比例增益p。B.当输出不振荡时，降低integraTion时间常数ti。C.当输出不振荡时，增加差分时间常数Td。3.一般步骤A.确定比例增益p在确定比例增益p时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般使Ti=0，Td=0(详见PID参数设置说明)，这样PID就是纯比例的。输入设置为系统允许的最大

5、值的60%70%，比例增益p从0逐渐增加，直到系统振荡；相反，比例增益p逐渐减小，直到系统振荡消失。记录此时的比例增益p，并将PID的比例增益p设置为当前值的60%70%。比例增益p调试完成。d、系统空载和空载调整，然后微调PID参数，直至满足要求。2.2 .导言PID控制目前，工业自动化水平已经成为衡量各行各业现代化水平的重要标志。同时，控制理论的发展经历了三个阶段：经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。智能控制的典型例子是模糊自动洗衣机。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。控制系统包括控制器、传感器、变送器、致动器和输入/输出接口。控制器的输出通过输出接口和执行机构加入被控系

6、统；控制系统的受控量通过传感器和变送器通过输入接口发送到控制器。不同的控制系统有不同的传感器、变送器和执行器。例如，压力控制系统应采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，在工程实践中广泛使用的PID控制器及其控制器或智能PID控制器(仪表)有很多。PID控制器产品种类繁多，各大公司都开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器，其中PID控制器参数的自动调节是通过智能调节或自整定和自适应算法来实现的。有通过PID控制实现的压力、温度、流量和液位控制器，可编程控制器(PLC)可实现PID控制功能，PC机系统可实现PID控制等。可编程控制器利用其闭环控制模块实现PID控制，可编程控

7、制器可直接与控制网相连，如罗克韦尔的PLC-5。也有控制器可以实现PID控制功能，如罗克韦尔的罗技产品系列，可以直接与控制网相连，利用网络实现其远程控制功能。1.开环控制系统开环控制系统是指被控对象(被控量)的输出对控制器的输出没有影响。在这个控制系统中，它不依赖于被控变量的反馈来形成任何闭环。2.闭环控制系统闭环控制系统的特征在于被控对象(被控量)的输出将被送回以影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈。如果反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈。如果极性相同，这叫做正反馈。通常，闭环控制系统采用负反馈，也称为负反馈控制系统。闭环控制系统有很多例子。例如，人是一

8、个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛是作为反馈的传感器，人体系统通过不断的修正最终可以做出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有反馈回路，它就成为一个开环控制系统。又如，当一台真正的自动洗衣机能够连续检查衣物是否被洗涤，并在洗涤后自动切断电源时，它就是一个闭环控制系统。3.阶跃响应阶跃响应是指当阶跃函数应用于系统时，系统的输出。稳态误差是指系统响应进入稳态后，期望输出与实际输出之间的差值。控制系统的性能可以用三个词来描述：稳定、准确和快速。稳定性是指系统的稳定性。如果一个系统能够正常工作，它首先必须是稳定的，并且在阶跃响应方面应该是收敛的。准精度是指控制系统的精度和控制精度，通常用稳态误差来描述，稳

9、态误差是指系统输出的稳态值与期望值之间的差值。快速是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来描述4.PID控制的原理和特点在工程实践中，应用最广泛的调节器控制规律是比例、积分和微分控制，简称PID控制。PID控制器已有近70年的历史。由于其结构简单、稳定性好、运行可靠、调节方便，已成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或不能获得精确的数学模型，以及控制理论的其他技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须通过经验和现场调试来确定，因此应用PID控制技术最为方便。也就是说，当我们不能完全理解一个系统和被控对象，或者不能通过有效的测量手段获得系统参数时，PID控制技术是最合

10、适的。在实践中，PID控制也有PI和PD控制。根据系统的误差，PID控制器通过比例、积分和微分来计算控制量。比例控制比例控制是最简单的控制方法之一。其控制器的输出与输入误差信号成比例。当只有比例控制时，系统输出存在稳态误差。积分控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成比例。对于自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则该控制系统被称为具有稳态误差的系统。为了消除稳态误差，必须在控制器中引入“积分项”。积分项对的误差取决于时间的积分，积分项会随着时间的增加而增加。这样，即使误差很小，积分项也将随着时间的增加而增加，这将推动控制器的输出增加并进一步减小稳态误差，直到它等于零。因此，

11、比例积分控制器可以使系统进入稳态后没有稳态误差。差动控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分成比例(即误差变化率)。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会振荡甚至失去稳定性。原因是存在大惯性分量(链路)或延迟分量，它们可以抑制误差，并且它们的变化总是滞后于误差的变化。解决方法是“引导”抑制误差效果的变化，即当误差接近零时，抑制误差的效果应该为零。也就是说，仅仅在控制器中引入“比例”术语通常是不够的。比例项的作用只是放大误差的幅度。目前需要增加的是“微分项”，它可以预测误差变化的趋势。这样，比例微分控制器可以使抑制误差的控制效果提前为零甚至负值，从而避免被控量的严重超调。因此，对于大

12、惯性或大滞后的被控对象，比例微分控制器可以改善系统在调节过程中的动态特性。5.PID控制器的参数设置PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。根据被控过程的特点，确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间。PID控制器参数整定的方法有很多，可以归纳为两类：一类是理论计算整定方法。根据系统的数学模型，通过理论计算确定控制器参数。用这种方法得到的计算数据不能直接使用，必须根据工程实践进行调整和修正。二是工程设置方法，主要依靠工程经验，直接在控制系统测试中进行。该方法简单易掌握，在工程实践中得到广泛应用。PID控制器参数的工程整定方法主要有临界比例法、响应曲线法和衰减法。三种方法各有特点，

13、共同点是控制器参数根据工程经验公式进行调整。然而，无论采用哪种方法获取控制器参数，都需要在实际操作中最终进行调整和改进。目前，普遍采用临界比例法。用这种方法整定PID控制器参数的步骤如下：(1)预选一个足够短的采样周期，使系统工作；(2)只增加比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，并记下此时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制程度下，用公式计算出PID控制器的参数。3.PID控制器参数的工程设置。可参考以下各种调节系统中的PID参数的经验数据：温度t:p=20 60%，t=180 600s，d=3 180s压力P: P=3070%，T=24 180s，液位L: P=2080%，T=60 300s秒，流