如何设置和调整PID参数

PID是比例积分调节，详情可以参考自动控制课程！温度控制中的积极作用和反应是采取积极行动时加热，采取消极行动时冷却。 PID控制简介目前，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全自动洗衣机等。 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、发射器、致动器、输入和输出接口 控制器的输出通过输出接口和执行机构添加到受控系统中；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，压力传感器应该用在压力控制系统中。 电加热控制系统的传感器是温度传感器。 目前，已有许多PID控制器及其控制器或智能PID控制器(仪表)，产品已广泛应用于工程实践中。有各种各样的PID控制器产品。各大都开发了具有PID参数自整定功能的内联调节器，通过智能调节或自校正、自适应算法实现了PID控制器参数的自动调节 有压力控制器、温度控制器、流量控制器和液位控制器，可编程控制器可实现PID控制功能，PC机系统可实现PID控制等 可编程控制器(PLC)利用其闭环控制模块实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与控制网(ControlNet)相连，如罗克韦尔的PLC-5等。 还有可以实现PID控制功能的控制器，如罗克韦尔的罗吉斯产品系列(Logix product series)，可以直接连接到控制网，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受控对象(受控量)的输出对控制器的输出没有影响 在这种控制系统中，受控量不会被送回以形成任何闭环。 2.闭环控制系统闭环控制系统的特征在于，系统的受控对象的输出(受控量)将被送回以影响控制器的输出，从而形成一个或多个闭环 闭环控制系统有正反馈和负反馈。如果反馈信号与给定信号相反，则称为负反馈。如果极性相同，就叫做正反馈。一般来说，闭环控制系统采用负反馈，也称为负反馈控制系统。 闭环控制系统有许多例子。 例如，人是一个带有负反馈的闭环控制系统，眼睛是一个作为反馈的传感器。人体系统在不断纠正醉后可以做出各种正确的动作。 如果没有眼睛，就没有反馈回路，它将成为一个开环控制系统。 例如，当一台真正的全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向系统添加阶跃函数时系统的输出 稳态误差是指系统响应进入稳态后，系统的预期输出和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。为了正常工作，系统必须首先稳定，并且在阶跃响应方面应该收敛。它是指控制系统的精度和控制精度。通常用稳态误差来描述，它表示系统输出的稳态值和期望值之间的差异。快速指的是控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。 4.PID控制的原理和特点在工程实践中，zui被广泛用作比例、积分和微分控制的调节器控制律，称为PID控制，也称为PID控制 PID控制器已经发展了近70年。它结构简单、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无法完全掌握或无法获得数学模型，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，这样便于应用PID控制技术zui 也就是说，当我们不完全了解系统和被控对象，或者不能通过有效的测量方法获得系统参数时，zui适用于PID控制技术 PID控制，实际上也有PI和PD控制。 PID控制器基于系统误差，采用比例、积分和微分计算来控制控制量 比例控制比例控制是一种简单的嘴控制方法 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，系统输出有稳态误差。 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，如果进入稳态后出现稳态误差，则该控制系统被称为稳定状态误差系统(System StATeStATeError)，或者简称为有稳态误差的系统。 为了消除稳态误差，& ldquo必须引入控制器。积分项。 积分项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，积分项也会随着时间的增加而增加，这推动控制器的输出增加，以进一步减小稳态误差，直到它等于零。 因此，比例积分控制器可以使系统进入稳态后没有稳态误差。 微分控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成比例 自动控制系统在调节过程中可能会振荡甚至失去稳定性，以克服误差。 其原因是存在大惯性分量(链路)或延迟分量，它们具有抑制误差的功能，并且它们的变化总是落后于误差的变化。 解决办法是改变误差抑制的效果。进步与现状。也就是说，当误差接近零时，抑制误差的效果应该为零。 也就是说，只有& ldquo比例与现状。这个项通常是不够的，比例项的作用只是放大误差的幅度，目前需要增加的是& ldquo微分项。，它可以预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器可以使误差抑制的控制效果提前等于零甚至负，从而避免被控量的严重过冲 因此，对于大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，确定了PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间 PID控制器参数的整定方法有很多，可以归纳为两类:一类是理论计算整定法 它主要基于系统的数学模型，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可能不能直接使用，但必须通过工程实践进行调整和修改。 二是工程设置方法，主要依靠工程经验，直接在控制系统的测试中进行。该方法简单易行，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包括临界比例法、响应曲线法和衰减法。 这三种方法各有特点，它们的共同点是通过测试，然后根据工程经验公式调整控制器参数。 然而，无论采用哪种方法获得控制器参数，在实际运行中都需要进行zui后调整和改进。 目前普遍采用临界比例法。 该方法对PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先，预先选择足够短的采样周期，使系统能够工作；(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，并记录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PID控制器参数 PID参数设置:指对经验和过程的熟悉程度，跟踪测量值和设置值曲线，从而调整PID控制器参数的工程设置大小。各种调节系统中的差压参数的以下经验数据可以参考:温度τ:ρ= 20-60%，τ= 180-600秒，压强τ:ρ= 30-70%，τ= 24-180秒，液位τ:ρ= 20-80%，τ= 60-300秒，流量τ:ρ= 40-100%，τ= 6-60秒 书中常用的公式是:找祖伊加进行参数设置。首先检查比例，然后从小到大进行积分。然后加上微分和曲线，在zui之后频繁振荡。比例带板需要放大曲线，以便在大湾周围浮动。比例带板需要慢慢回到小拉力曲线的偏差。集成时间需要长时间波动。集成时间需要再次延长。曲线的振荡频率很快。首先，降低压差，动态压差将缓慢波动 差分时间应延长理想曲线的两个波，前高后低为4: 1，调整质量不会低。这里有一个经验方法。 这种方法实际上是一种试错法。这是生产实践中总结出来的一种有效方法，已在该领域得到广泛应用。 该方法的基本程序是根据运行经验确定一组调节器参数，并使系统进入闭环运行，然后人为添加阶跃扰动(如改变调节器给定值)，观察调节器输出的调节量或阶跃响应曲线。 如果控制质量不令人满意，调节器参数将根据每个设置参数对控制过程的影响而改变。 这个实验一直重复到令人满意为止。 经验方法简单可靠，但需要一定的现场操作经验，时机容易主观片面。 使用比例积分微分调节器时，整定参数多，试错次数增加，很难获得较优整定参数。 以PID调节器为例，对经验方法的设定步骤进行了详细描述:(1)让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统进入闭环运行，比例系数S1由小变大，扰动信号发生阶跃变化，观察控制过程，直到得到满意的控制过程 ⑵以比例系数S1为电流值乘以0.83，将积分系数S0由小变大，同时使扰动信号发生阶跃变化，直至获得满意的控制过程。 (3)积分系数S0保持不变，比例系数S1改变，并且观察控制过程是否改善。如果有所改善，调整将继续进行，直到满意为止。 否则，增加原比例系数S1，调整积分系数S0，以改善控制过程。 重复这种试错，直到找到令人满意的比例系数S1和积分系数S0。 (4)引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD，此时比例系数S1和积分系数S0可以适当增加 像前面的步骤一样，应该反复调整差分时间的设置，直到控制过程令人满意。 注:仿真系统中使用的PID调节器不同于传统的工业PID调节器。每个参数相互隔离，不相互影响。因此，用它来遵守规则是非常方便的。 根据控制对象的惯性确定PID参数 例如，对于大惯性，在大干燥室内的温度控制，一般p可以在10以上，ⅰ= 3-10，D=1左右 小惯性，如:一个带有水泵的小型电机，用于压力闭环控制，一般只有PI控制 P=1-10，I=0.1-1，D=0，需要在现场调试期间进行校正。 我提供一个增量式PID供您参考△u(k)= AE(k)-be(k-1)+ce(k-2)a = KP(1+t/Ti+Td/t)b = KP(1+2td/t)c = KPTd/TT采样周期Td微分时间Ti积分时间您可以使用上述算法构建自己的PID算法 铀(钾)=铀(钾-1)+△铀(钾)

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