PID控制及参数整定
PID控制原理与参数整定方法
PID控制原理与参数整定方法PID控制器是一种经典的控制方法，广泛应用于工业自动化控制系统中。
PID控制器根据设定值与实际值之间的差异（偏差），通过比例、积分和微分三个部分的加权组合来调节控制量，从而使控制系统的输出达到设定值。
1.比例控制部分（P）：比例控制是根据偏差的大小来产生一个与偏差成比例的控制量。
控制器的输出与偏差呈线性关系，根据设定值与实际值的差异，输出控制量，使得偏差越大，控制量也越大。
这有利于快速调整控制系统的输出，但也容易产生超调现象。
2.积分控制部分（I）：积分控制是根据偏差随时间的累积来产生一个与偏差累积成比例的控制量。
如果存在常态误差，积分控制器可以通过累积偏差来补偿，以消除常态误差。
但过大的积分时间常数可能导致控制系统响应过慢或不稳定。
3.微分控制部分（D）：微分控制是根据偏差的变化率来产生一个与偏差变化率成比例的控制量。
微分控制器能够对偏差变化快速做出响应，抑制过程中的波动。
但过大的微分时间常数可能导致控制系统产生震荡。
1.经验法：根据工程经验和试错法，比较快速地确定PID参数。
这种方法简单直观，但对于复杂系统来说，往往需要进行多次试验和调整。
2. Ziegler-Nichols整定法：该方法通过调整控制器增益和积分时间来实现直观的系统响应，并通过系统的临界增益和临界周期来确定临界比例增益、临界周期和初始积分时间。
3. Chien-Hrones-Reswick整定法：该方法通过评估控制系统的阻尼比和时间常数来确定比例增益和积分时间。
4.频域法：通过分析系统的频率响应曲线，确定PID参数。
该方法需要对系统进行频率扫描，通过频率响应的特性来计算得到PID参数。
5.优化算法：如遗传算法、粒子群优化等，通过优化算法寻找最佳的PID参数组合，以使得系统具备最优的性能指标。
这种方法适用于复杂系统和非线性系统的参数整定。
总之，PID控制器的原理是根据比例、积分和微分的加权组合来调节控制量，使得系统能够稳定、快速地达到设定值。
PID控制参数整定
PID控制参数整定PID控制是一种常用的控制算法，用于调节系统的输出值，使其与期望值尽可能接近。
PID控制参数整定是指根据具体系统的特性，确定PID 控制器中的比例系数P、积分系数I和微分系数D的数值，以实现系统的高性能控制。
\[u(t) = K_p*e(t) + K_i*\int_{0}^{t}e(t)dt +K_d*\frac{d}{dt}e(t)\]其中，u(t)表示输出值，e(t)表示误差，Kp、Ki和Kd分别为比例系数、积分系数和微分系数。
1. 经验整定法：根据经验公式或实践中的经验值，设置PID控制参数。
例如，经验法则中的经验公式Ziegler-Nichols方法可以通过计算系统的临界增益和临界周期来确定PID控制参数。
2.频率响应法：通过分析系统的频率响应曲线，确定PID控制参数。
常用的频率响应法有相位裕度法、幅值裕度法等。
3.试探法：通过系统的响应实验，不断调整PID控制参数，直到达到所期望的控制效果。
4. 最优控制原理：根据最优控制理论，通过优化函数优化PID控制参数。
例如，线性二次调节器LQR方法可以通过解决Riccati方程得到最优的PID控制参数。
5.自适应控制：根据系统的实时性能和动态特性，自动调整PID控制参数。
自适应控制方法可以根据系统的不确定性和变化实时调整PID控制参数。
在实际应用中，确定PID控制参数需要根据具体的系统特性和控制要求，选择合适的整定方法。
同时，PID控制参数的整定也是一个迭代过程，需要反复实验和校正，以达到期望的控制效果。
总结起来，PID控制参数整定是一个重要的控制工程问题。
合理的PID控制参数选择可以实现系统的高性能控制，提高系统的稳定性和响应速度。
根据具体的系统特性和控制要求，可以选择合适的整定方法，调整PID控制参数，以满足系统的控制要求。
PID控制器的参数整定
PID控制器的参数整定PID控制器是一种常用的闭环控制器，可以根据系统的输入和输出之间的误差来调整控制器的参数，从而实现对系统的稳定控制。
PID控制器的参数整定是指确定控制器的比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td的过程。
下面将详细介绍PID控制器的参数整定方法和相关的考虑因素。
一、参数整定方法：1.经验整定法：根据经验将控制器的参数进行初步设定。
经验整定法通常通过试验或先验知识来确定参数，根据具体的应用场景不断调整，以达到较好的控制效果。
该方法常用与简单的控制系统或者无法获得系统数学模型的情况下。
2. Ziegler-Nichols整定法：Ziegler-Nichols整定法是一种基于试验的整定方法。
该方法首先暂时关闭积分和微分控制，只调整比例控制系数Kp，使系统达到临界稳定状态。
然后测量临界增益Ku和临界周期Pu，根据不同类型的控制系统（比例型、积分型和微分型），采用不同的参数整定公式确定Kp、Ti和Td的初始值，再根据系统的实际响应实时调整。
3. Ziegler-Nichols改进整定法（Chien-Hrones-Reswich法）：该方法是对Ziegler-Nichols整定法的改进，可以更精确地测定控制器参数。
该方法同样通过测量系统的临界增益Ku和临界周期Pu，但是对参数的计算公式进行了修正，提高了参数整定的准确性。
4. 极点配置法（Pole Placement）：极点配置法是一种基于系统数学模型的整定方法。
通过分析系统的传递函数，确定控制器的极点位置，从而使系统的闭环响应满足所需的性能指标。
该方法需要对系统的数学模型有较详细的了解，适用于相对复杂的控制系统。
5.自整定法：自整定法是一种自动寻优的整定方法，常用于智能控制器中。
该方法通过观察系统的动态性能，通过迭代寻找最优的参数组合。
自整定法通常采用优化算法（如遗传算法、粒子群算法等）来最优参数，在一定的性能和收敛速度之间进行权衡。
二、参数整定的考虑因素：1.系统的稳定性：控制器的参数整定应确保系统的闭环响应稳定。
PID控制原理与参数整定方法
PID控制原理与参数整定方法PID控制是一种常用的反馈控制方法，它通过测量控制系统的输出与期望输入之间的差异，计算出一个控制信号来调节控制系统的行为。
PID 控制器的主要参数有比例增益（Proportional），积分时间（Integral）和微分时间（Derivative）。
通过调节这些参数，可以实现对控制系统的动态响应和稳定性的优化。
首先，我们来了解一下PID控制器的工作原理。
PID控制器是基于控制误差和误差的变化率来计算输出控制信号的，它包含三个部分：比例控制项、积分控制项和微分控制项。
比例控制项（P项）以控制误差的比例关系来计算输出信号。
它的计算公式为：P=Kp*e(t)，其中Kp为比例增益，e(t)为控制误差。
比例增益越大，控制器对误差的纠正力度越大，但过大的比例增益会引起震荡。
积分控制项（I项）以控制误差的累积值来计算输出信号。
它的计算公式为：I = Ki * ∫e(t)dt，其中Ki为积分时间，∫e(t)dt为控制误差的累积值。
积分控制项主要用于消除稳态误差，但过大的积分时间会引起超调和不稳定。
微分控制项（D项）以控制误差的变化率来计算输出信号。
它的计算公式为：D = Kd * de(t)/dt，其中Kd为微分时间，de(t)/dt为控制误差的变化率。
微分控制项主要用于抑制系统的震荡和快速响应，但过大的微分时间会引起噪声放大。
接下来，我们来介绍一下PID参数整定的方法。
在实际应用中，PID 参数的选择通常需要经验和试验。
以下是常用的PID参数整定方法。
1.经验设置法：根据经验设置PID参数的初始值，然后根据实际系统的响应进行调整。
这种方法需要经验和实践的积累，适用于经验丰富的控制工程师。
2. Ziegler-Nichols方法：这是一种基于实验步骤响应曲线的整定方法。
该方法通过观察控制系统的临界点，确定比例增益、积分时间和微分时间的初始值，然后通过试探法逐步调整，直到系统达到所需的动态响应。
PID控制器及PID参数整定
PID控制器及PID参数整定PID控制器由三个部分组成，即比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative），分别对应PID三个参数中的KP、KI和KD。
这三个参数反映了控制器在不同情况下对误差的处理方式。
比例参数(KP)控制着输出与误差的线性关系，较大的KP会使得输出更快地接近设定值，但过大的KP会导致系统振荡甚至失稳。
积分参数(KI)用于积累误差，使得一个长时间内的小误差能够得到补偿，从而提高系统的稳定性。
但过大的KI会导致系统响应过慢甚至不稳定。
微分参数(KD)用于补偿误差的变化率，即控制系统的速度。
增大KD 可以增强系统对误差的敏感性，但过大的KD会使控制器对噪声和干扰过于敏感。
PID参数的整定是指通过实验或者理论分析的方法得到合理的PID参数值，以使得控制器具有良好的控制性能。
常见的PID参数整定方法有经验法、曲线拟合法、试控法和优化法等。
经验法是基于经验的调参方法，通过工程师的经验和直觉来选择合适的PID参数，对于简单的系统比较有效。
但对于复杂的系统来说，经验法的效果有限。
曲线拟合法是通过对系统的单位步输入响应数据进行拟合，得到合适的PID参数。
这种方法需要对系统进行一系列的实验，得到的PID参数相对准确，但工作量较大。
试控法是通过模拟DCS，人工进行PID参数调试，通过改变参数值和观察控制效果的变化，逐步找到最优的PID参数。
优化法是利用数学优化算法来寻找最优的PID参数。
这种方法可以通过数学模型对系统进行建模，然后通过算法来寻找使得系统误差最小的PID参数值。
总之，PID控制器是一种简单而又广泛应用的控制方法，通过合理调整PID参数可以实现控制器对不同系统的适应性。
PID参数整定的方法多种多样，需要根据具体的控制系统进行选择，以达到理想的控制效果。
PID控制器的作用分析及参数整定
PID控制器的作用分析及参数整定PID控制器是一种常用的自动控制器，主要用于闭环控制系统中，通过对系统输出与设定值之间的差异进行反馈调节，从而实现系统输出与设定值的精准控制。
PID控制器的作用是将系统的误差信号转化为输出控制信号，进而对系统进行调整，以使其稳定在设定值附近。
PID控制器的参数整定是指确定PID控制器的比例系数KP、积分系数KI和微分系数KD的过程。
一个合理的PID参数设定可以使系统的控制性能得到最优，包括快速响应、高度稳定和抗干扰能力。
这对于工业系统的稳定运行和提高生产效率至关重要。
在进行PID参数整定时，需要考虑以下几个方面：1.比例系数KP：它是误差信号与控制器输出之间的比例关系，决定了控制器对误差信号的响应速度。
当KP过大时，系统会出现震荡现象；当KP过小时，系统的响应速度会较慢。
通常情况下，可以先从一个较小的值开始，然后逐渐增大，直到系统达到稳定状态为止。
2.积分系数KI：它是误差信号积分值与控制器输出之间的比例关系，用于对系统的稳态误差进行修正。
KI用于消除比例控制产生的稳态误差。
当KI过大时，系统会出现超调现象；当KI过小时，系统的稳态响应速度会较慢。
一般情况下，可以先从一个较小的值开始，然后逐渐增大，直到系统的稳态误差被消除。
3.微分系数KD：它是误差信号变化率与控制器输出之间的比例关系，用于对系统的动态响应进行修正。
KD用于减小由于比例和积分控制引起的过渡过程中的超调。
当KD过大时，系统会对噪声和干扰信号过于敏感，容易产生震荡；当KD过小时，系统对快速变化的干扰信号的抑制能力会较弱。
一般情况下，可以先从一个较小的值开始，然后逐渐增大，直到系统的快速响应能力达到要求。
在进行PID参数整定时，可以采用以下方法：1.经验法：根据经验公式通过试验来获取合适的参数，但其准确度可能较低。
2. Ziegler-Nichols方法：通过试验分析系统的临界响应来确定参数，提供了一种相对准确的参数整定方法。
PID控制原理与参数的整定方法
PID控制原理与参数的整定方法PID控制器是一种常用的自动控制器，在工业控制中广泛应用。
它的原理很简单，即通过不断调节控制信号来使被控制物体的输出接近给定值。
PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个控制参数组成。
下面将详细介绍PID控制的原理和参数整定方法。
一、PID控制原理1.比例（P）控制比例控制根据被控制量的偏差的大小，按照一定比例调节控制量的大小。
当偏差较大时，调节量增大；当偏差较小时，调节量减小。
此项控制可以使系统快速响应，并减小系统稳态误差。
2.积分（I）控制积分控制根据被控制物体的偏差的积分值来调节控制量。
积分控制的作用主要是消除系统的稳态误差。
当偏差较小但持续较长时间时，积分量会逐渐增大，以减小偏差。
3.微分（D）控制微分控制根据被控制物体的偏差的变化率来调节控制量。
当偏差的变化率较大时，微分量会增大，以提前调整控制量。
微分控制可以减小系统的超调和振荡。
综合比例、积分和微分控制，PID控制器可以通过不同的控制参数整定来适应不同的被控制物体的特性。
二、PID控制参数整定方法1.经验整定法经验整定法是根据对被控制系统的调试经验和运行情况来选择控制参数的方法。
它是通过实际试验来调整控制参数，通过观察系统的响应和稳定性来判断参数的合理性。
2. Ziegler-Nichols整定法Ziegler-Nichols整定法是根据系统的临界响应来选择PID控制参数的方法。
在该方法中，首先将I和D参数设置为零，然后不断提高P控制参数直到系统发生临界振荡。
根据振荡周期和振荡增益的比值来确定P、I和D的参数值。
3.设计模型整定法设计模型整定法是根据对被控系统的数学建模来确定PID控制参数的方法。
通过建立被控系统的数学模型，分析其频率响应和稳态特性，从而设计出合理的控制参数。
4.自整定法自整定法是通过主动调节PID控制器的参数，使被控系统的输出能够接近给定值。
该方法可以通过在线自整定或离线自整定来实现。
PID控制原理与参数的整定方法
PID控制原理与参数的整定方法PID控制（Proportional, Integral, Derivative）是一种常用的控制算法，广泛应用于工业控制中。
PID控制的原理在于根据系统的偏差来调整控制器的输出，通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现稳定控制。
PID控制具有简单、易于实现以及对多种控制系统都适用的优点。
1. 比例部分（Proportional）：控制器的输出与系统偏差成比例关系。
比例参数Kp越大，控制器对于系统偏差的响应越强烈。
2. 积分部分（Integral）：控制器的输出与系统偏差的积分成比例关系，用于消除偏差的累积效应。
积分参数Ki越大，积分作用越明显，能够更快地消除较大的稳态偏差。
3. 微分部分（Derivative）：控制器的输出与系统偏差的导数成比例关系，用于预测系统响应趋势。
微分参数Kd越大，控制器对于系统变化率的响应越快，从而减小超调和加快系统的响应速度。
1.经验整定法：通过试验和经验来估计PID参数。
该方法适用于绝大多数工控场合，但需要经验丰富的工程师进行调试。
2. Ziegler-Nichols整定法：由Ziegler和Nichols提出的一种经典的整定方法。
通过增大比例参数Kp，逐步增大积分参数Ki和微分参数Kd，直到系统出现震荡，然后通过震荡周期和幅值来计算PID参数。
3. Chien-Hrones-Reswick整定法：由Chien、Hrones和Reswick提出的整定方法。
通过对系统的动态响应进行数学分析，求解PID参数的合理取值。
4. Lambda调整法：通过修正Ziegler-Nichols整定法的参数，通过对系统的响应特性进行校正来得到优化的PID参数。
5.自适应整定法：通过分析系统的响应特性，利用数学模型和自适应算法来实时调整PID参数，以使系统保持最佳的控制性能。
需要指出的是，PID控制器参数的整定是一个复杂的问题，依赖于具体的控制对象和控制要求。
PID参数的整定方法
PID参数的整定方法PID控制器是目前最常用的控制算法之一，其调节参数（也称为PID 参数）的合理设置对控制系统的性能起着关键作用。
下面将介绍几种常用的PID参数整定方法。
1.经验法：经验法是最为简单直接的方法，通常由经验工程师根据自身经验来设定PID参数。
这种方法适用于一些简单的控制系统，但是对于复杂的系统来说，由于经验法不能提供具体的参数值，容易出现性能较差的情况。
2. Ziegler-Nichols 整定法：Ziegler-Nichols 整定法是PID参数整定中较为经典的方法，其步骤如下：-首先将PID控制器的I和D参数设置为零。
-逐渐增大比例参数（P）直到系统出现持续且稳定的振荡。
-记录此时的比例参数为Ku。
- 根据不同的控制对象类型，Ziegler-Nichols方法会有不同的参数整定公式，常见的有：-P型系统：Kp=0.50Ku，Ti=0.50Tu，Td=0.125Tu-PI型系统：Kp=0.45Ku，Ti=0.83Tu，Td=0.125Tu-PID型系统：Kp=0.60Ku，Ti=0.50Tu，Td=0.125Tu其中Ku为临界增益值，Tu为临界周期。
3. Chien-Hrones-Reswick (CHR) 整定法：CHR整定法基于频域设计方法，通过系统的频率响应曲线来确定PID参数。
其步骤如下：-绘制系统的频率响应曲线（一些软件和仪器可以直接测量）。
-根据曲线的特征，确定比较慢的过程的时间常数τ和极点频率ωp。
-根据以下公式得到PID参数：-P参数：Kp=2/（ωpτ）-I参数：Ti=τ/2-D参数：Td=τ/8不能掉进方法的误区，如超调范围不合适，调节周期过大或周期过小时，传递函数为微分型等。
4.设计优化法：设计优化法是基于性能指标的优化算法，通过对系统的模型进行优化，得出最佳的PID参数。
这种方法较复杂，通常使用数学工具或计算机软件进行参数优化。
常见的优化算法有遗传算法、粒子群算法等。
pid最通俗的解释与参数整定
pid最通俗的解释与参数整定PID控制是一种常见的闭环控制策略，它是由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个控制项组成的控制器。
PID控制器通过比较目标值与实际值的差异，调整控制输出，使系统的实际值尽可能接近目标值。
PID控制广泛应用于工业自动化、机械控制、电子设备等众多领域。
PID控制器的工作原理是基于反馈控制系统，通过传感器测量实际值，与目标值进行比较，计算出误差值，再根据误差值调整控制输出，实现对系统的精确控制。
P项（比例项）是根据误差的大小来调整控制输出的，P项的增益越大，控制输出对误差的响应越敏感。
I项（积分项）主要用来消除系统的静态误差，即长期偏离目标值时产生的误差，通过对误差的积分来调整控制输出，使系统能够更快地达到目标值。
D项（微分项）是通过对误差变化率的评估来调整控制输出，主要用来抑制系统的振荡和提高系统的稳定性。
PID控制器的参数整定是指在特定的控制任务中，确定P、I、D项的参数值，以实现对系统的良好控制。
参数整定是PID控制器设计中非常重要的一环，良好的参数设置能够保证系统的快速响应、抑制振荡、消除静态误差。
参数整定的方法有很多种，常见的方法包括经验法、试验法、数学建模法等。
其中最常用的方法之一是经验法。
经验法是指根据经验和实践积累出来的一套参数选择标准。
这些参数选择标准可能来自于类似的控制系统、经验工程师的指导、厂家的技术手册等。
在经验法中，通常会通过调整P、I、D三个参数来达到系统的最佳控制效果。
首先可以从P项开始调整，将I项和D项设为0，然后逐渐增加P项的值，观察系统响应情况，直到出现临界振荡。
然后在此基础上再适当降低P值，使系统趋于稳定，这样P项的参数就可以初步调整好了。
接着可以对I项进行调整，先将P项保持不变，逐渐增加I项的值，观察系统的稳定性和静态误差，直到满意为止。
最后对D项进行调整，与前面相似，先将P和I项保持不变，逐渐增加D项的值，观察系统响应和振荡情况，直到系统稳定。
控制规律及PID参数整定
一、控制规律 概念：在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如下图所示，试 确定该系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（按被 控变量进入±2%新稳态即达到稳定来确定）和振荡周期。 最大偏差：45-40=5℃， 衰减比=4：1， 余差=1℃ 过渡时间=23min，振荡周期=18-5=13min
T/℃ 45
30～70
0.4～3
－
流量
40～100
0.1～1
—
温度
20～60
3～10
0.5～3.0
控制器参数的经验数据表（二丁苯用此表）
被控 变 量 液位 对象时间常数一般较小，不用微分 压力 对象时间常数小，参数有波动，并有噪声。 比例系数kc应较小，积分TI较小，不用微分 1.4～3.3 0.4～3 －
被控对象特点
虽然PID控制规律综合了各种控制规律的优点，具有较好 的控制性能，但这并不意昧着它在任何情况下都是最合适 的，必须根据过程特性和工艺要求，选择最为合适的控制 规律。下列是各类工业过程常用的控制规律。 ①液位：一般要求不高，用P或PI控制规律。 ②流量：时间常数小，测量信息中夹杂有噪音，用PI 3压力：液体介质的时间常数小，气体介质的时间常 数中等，用P或PI控制规律。 ④温度和成分分析：容量滞后较大，宜用PID控制规 律。
3．积分时间对系统控制质量的影响 在一个纯比例控制的闭环系统中引入积分作用时，若保持 控制器的比例度不变，随着TI的减小，积分作用增强，消 除余差较快，但控制系统的振荡加剧，系统的稳定性下降； 若TI过小，则可能导致系统不稳定。振荡频率增加。 在比例控制系统中引入积分作用的优点是能够消除余差， 然而降低了系统的稳定性；若要保持系统原有的衰减比， 必须相应加大控制器的比例度，这会使系统的其他控制指 标下降。因此，如果余差不是主要的控制指标，就没有必 要引入积分作用。
PID控制中如何整定PID参数
PID控制中如何整定PID参数PID控制器是一种常用的自动控制算法，它根据被控对象的误差和误差的变化率来调整控制量，以实现对被控对象的稳定控制。
PID参数的选择对控制系统的性能和稳定性至关重要。
在本文中，将介绍PID参数整定的基本方法和几种常用的整定方法。
1. 要素模型法（Ziegler-Nichols法）要素模型法是一种基于试控法的PID参数整定方法。
该方法通过微调比例增益Kp，使系统产生持续且稳定的振荡，然后根据振荡的周期和幅值来计算PID参数。
具体步骤如下：步骤1：将积分时间Ti和微分时间Td先设为0。
步骤2：增加比例增益Kp，直至系统开始产生持续的振荡。
步骤3：记录振荡的周期P，以及振荡的峰值值（或两个连续峰值之间的差值）A。
步骤4：根据P和A计算出合适的PID参数：-比例增益Kp=0.6*(A/P)-积分时间Ti=0.5*P-微分时间Td=0.125*P要素模型法整定PID参数的优点是简单易行，但是该方法只适用于二阶系统，对于高阶系统或非线性系统不适用。
2.建模法（模型整定法）建模法是一种基于模型的PID参数整定方法。
该方法需要对被控对象进行实验或建立数学模型，并根据模型参数来选择合适的PID参数。
具体步骤如下：步骤1：通过实验或数学建模，得到被控对象的数学模型。
步骤2：分析模型的稳定裕度和相应性能要求，如超调量、调节时间等。
步骤3：根据模型参数，选择合适的PID参数。
常用的方法有经验法、频域法和根轨迹法等。
经验法是基于经验或规则的PID参数整定方法，根据系统的动态特性、稳定性要求和超调量要求等，选择合适的PID参数。
例如，对于快速响应的系统，通常选用较大的比例增益和积分时间，较小的微分时间；对于需要减小超调量的系统，通常减小比例增益和微分时间，增大积分时间。
频域法是基于频率响应的PID参数整定方法，通过分析系统的开环频率响应曲线，选择合适的相位裕度和增益裕度，从而得到合适的PID参数。
PID控制原理与PID参数的整定方法
PID控制原理与PID参数的整定方法PID控制是一种经典的自动控制方法，它通过测量被控对象的输出和参考输入之间的差异，计算出一个控制信号，通过调节被控对象的输入达到控制目标。
PID控制器由比例（P），积分（I）和微分（D）三个部分组成，分别对应于控制信号的比例、积分和微分作用。
比例控制（P）通过使用被控对象输出和参考输入之间的差异进行比例放大，并将放大的信号作为控制信号。
当比例增益增加时，控制器对误差的响应速度加快，但过大的增益会导致震荡。
积分控制（I）通过积分误差的累计值生成控制信号。
积分控制可以消除偏差，并提高系统稳定性。
然而，过大的积分增益可能导致系统的超调和振荡。
微分控制（D）通过测量误差变化的速率来生成控制信号，以预测误差的未来变化趋势。
微分控制可以提高系统的响应速度和稳定性，但过大的微分增益会导致噪声放大。
PID参数整定方法：PID参数整定是为了使控制系统实现快速响应、高稳定性和低超调。
下面介绍几种常用的PID参数整定方法。
1.经验法经验法是最简单直观的方法，通过试错和经验进行参数的调整。
根据系统的特点，调整比例、积分和微分增益，直至系统达到所需的响应速度和稳定性。
2. Ziegler-Nichols 方法Ziegler-Nichols 方法是一种基于系统响应曲线的经验整定方法。
首先，将增益参数设为零，逐渐增加比例增益直到系统开始震荡，这个值称为临界增益（Kc）。
然后，根据临界增益来确定比例、积分和微分增益。
-P控制：Kp=0.5*Kc-PI控制：Kp=0.45*Kc,Ti=Tc/1.2-PID控制：Kp=0.6*Kc,Ti=Tc/2,Td=Tc/83. Chien-Hrones-Reswick 方法Chien-Hrones-Reswick 方法是一种基于频域分析的整定方法。
它首先通过频率响应曲线的曲线变化形态来确定系统的参数。
然后，根据系统的动态响应特性来调整比例、积分和微分增益。
PID控制中如何整定PID参数
PID控制中如何整定PID参数PID参数主要包括比例系数（Kp）、积分系数（Ki）和微分系数（Kd）。
这些参数的选择可以通过试错法、经验法、模拟法和优化算法等多种方法来进行。
1. 试错法（Ziegler-Nichols法）：这种方法是PID参数整定中最常用的方法之一、它通过改变比例系数、积分系数和微分系数，观察系统的响应曲线并进行调整，直到获得最佳的性能指标。
-首先，将积分和微分系数设为0，增大比例系数，观察系统的响应曲线。
如果系统出现震荡并且周期明显，则比例系数选取为临界增益（Ku）。
-然后，根据比例系数的大小，选择合适的积分时间（Tu/2）和微分时间（Tu/8），其中Tu为周期。
- 最后，根据Ziegler-Nichols公式计算PID参数，比例系数为Kp=0.6Ku，积分系数为Ki=1.2Ku/Tu，微分系数为Kd=0.075KuTu。
2.经验法：这种方法是基于经验公式进行参数整定的方法。
根据系统的特性和经验公式，选择合适的参数。
-对于比例系数，可以根据系统类型进行选择。
常用的经验值如下：-传统型控制系统：Kp=0.1~0.2；-开环较稳定系统：Kp=0.2~0.4；-开环不稳定系统：Kp=0.4~0.7-对于积分系数，可以根据系统的稳定性进行选择。
如果系统相对较稳定，可以选择较小的Ki值；如果系统相对不稳定，则可以选择较大的Ki值。
-对于微分系数，可以根据系统的时间响应进行选择。
如果系统响应较快，则可以选择较小的Kd值；如果系统响应较慢，则可以选择较大的Kd值。
3.模拟法：这种方法使用数学模型来模拟系统的动态特性，并通过模拟结果来选择合适的参数。
-首先，通过系统的数学模型得到系统传递函数，根据传递函数进行模拟。
-然后，通过观察模拟结果，选择合适的PID参数，使系统的响应曲线尽量接近期望曲线。
4.优化算法：这种方法基于优化算法来自动选择合适的PID参数，以最大化系统的性能指标。
-首先，定义性能指标，如超调量、稳态误差、响应时间等。
PID控制及参数整定
PID控制及参数整定PID控制是一种常用的控制器设计方法，广泛应用于各种自动控制系统中。
PID控制器基于被控对象的误差信号，通过比例、积分和微分三个部分进行加权计算，生成控制量来驱动被控对象，使其输出接近设定值。
参数整定是指通过调整PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间等参数，使得控制系统性能最佳化。
本文将详细介绍PID控制及参数整定的相关内容。
一、PID控制原理F(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，Kp、Ki和Kd分别是比例增益、积分时间和微分时间，e(t)为被控系统目标值与实际值之间的误差，de(t)/dt为误差的变化速率。
-比例作用：比例增益Kp使得控制器能够对误差进行直接补偿，其作用是使系统更快地接近目标值。
当比例增益增大时，系统响应速度更快，但可能引起过冲或稳定性问题。
-积分作用：积分时间Ki使得控制器能够记录误差的累积量，并对其进行补偿。
积分作用可以消除稳态误差，提高系统的精度。
但积分时间过长可能引起系统的振荡或不稳定。
-微分作用：微分时间Kd使得控制器对误差的变化率进行补偿，以避免系统过冲或振荡。
微分作用可以提高系统的稳定性和抗干扰能力。
但微分时间过大可能引起系统的噪声放大或响应迟滞。
二、PID参数整定方法PID参数整定是为了找到合适的Kp、Ki和Kd值，以获得最佳的控制系统性能。
常用的PID参数整定方法有以下几种：1.经验调整法：根据经验公式或类似系统的参数进行估计。
这种方法简单易行，但精度较低，适用于对控制精度要求不高的系统。
2. Ziegler-Nichols方法：这是一种经典的PID参数整定方法，通过系统的临界增益和临界周期来确定合适的参数。
具体步骤是先将系统增益逐渐增大，直到系统开始振荡，记录振荡的周期和振幅。
然后根据临界周期和振幅计算出Kp、Ki和Kd值。
这种方法相对简单，但对系统的稳定性有一定要求。
3.调整法：根据控制系统的特性和需求进行逐步调整。
PID参数整定方法
PID参数整定方法PID（Proportional-Integral-Derivative，比例积分微分控制）是一种常用的控制算法，它通过调整输出信号，使得被控对象的输出变量尽可能地接近设定值。
为了实现良好的控制效果，需要对PID参数进行合理的整定。
下面将介绍几种常用的PID参数整定方法。
1.经验整定法：经验整定法是一种经验性的参数整定方法，根据工程经验和试错原则来确定PID参数。
具体步骤如下：-初始设定PID参数为Kp=1，Ki=0，Kd=0。
-逐渐增加Kp的值，直到系统开始出现超调现象。
-根据系统的超调量，逐渐减小Kp的值，直到系统的超调量满足要求。
-根据系统的超调时间，逐渐增加Ki的值，使得系统的超调时间减小。
-根据系统的响应速度，逐渐增加Kd的值，使得系统的响应速度增加。
2. Ziegler-Nichols指标整定法：Ziegler-Nichols指标整定法是一种基于系统阶跃响应的参数整定方法，通过测量系统的阶跃响应特性来确定PID参数。
该方法分为三种整定方式：- Ziegler-Nichols开环法：-将系统设置为开环控制。
-逐渐增大Kp的值，直到系统开始出现持续振荡的现象。
-记录该时刻的Kp值（Ku）和持续振荡的周期（Tu）。
-根据Ku和Tu计算出PID参数：Kp=0.6Ku，Ki=1.2Ku/Tu，Kd=3KuTu/40。
- Ziegler-Nichols闭环法：-将系统设置为闭环控制。
-逐渐增大Kp的值，直到系统的输出响应快速但不超调。
-记录该时刻的Kp值（Ku）。
-根据系统的临界增益（Ku）计算出PID参数：Kp=0.33Ku，Ki=0.33Kp/Tu，Kd=0.33KpTu。
- Ziegler-Nichols两点法：-将系统设置为闭环控制。
-记录系统输出值最初变化的瞬间（T1）和最终变化的瞬间（T2）。
-根据T1和T2计算出PID参数：Kp=(4/Tu)(1/T1+1/T2)，Ki=2/Tu，Kd=KpTu/83. Chien-Hrones-Reswick方法：Chien-Hrones-Reswick方法是一种基于系统阶跃响应曲线形状的参数整定方法。
PID控制器参数整定的一般方法
PID控制器参数整定的一般方法PID控制器是最常用的自动控制算法之一，在许多工业过程中都得到了广泛的应用。
PID控制器的性能取决于其参数的选择，因此进行参数整定是非常重要的。
一般来说，PID控制器参数整定的方法有试验法、经验法和优化法等。
下面将详细介绍这几种方法。
1.试验法：试验法是最简单直接的一种参数整定方法。
通过对控制系统施加特定的输入信号，观察输出响应的变化，然后根据试验结果来调整PID控制器的参数。
试验法的常用方法有步跃法、阶跃法和波形法等。
-步跃法：将控制系统的输入信号从零突变到一个固定值，观察输出信号的响应曲线。
根据响应曲线的时间延迟、超调量以及过渡过程等特性，来调整PID参数。
-阶跃法：将控制系统的输入信号从零线性增加到一个固定值，观察输出信号的响应曲线。
通过测量响应曲线的时间延迟、超调量和稳定性等指标，来调整PID参数。
-波形法：将控制系统的输入信号设定为一个周期性的波形，观察输出信号对输入信号的跟踪能力。
通过比较输出信号与输入信号的相位差和幅值差，来调整PID参数。
2. 经验法：经验法是基于控制技术专家的经验和实践总结而来的一种参数整定方法。
根据不同的工业过程，控制技术专家给出了一些常用的PID控制器参数整定规则，如Ziegler-Nichols法和Chien-Hrones-Reswick法等。
- Ziegler-Nichols法是一种经验性的整定方法，它基于一种称为临界增益法的原理。
通过逐渐增大PID控制器的增益参数，当系统的输出信号开始出现稳定的周期性振荡时，此时的控制器增益即为临界增益。
然后按照一定的比例来设定PID控制器的参数。
- Chien-Hrones-Reswick法是另一种经验性的整定方法，它基于一种称为极点配置法的原理。
通过观察控制系统的频率响应曲线，根据不同的频率和相位的变化情况来调整PID控制器的参数。
经验法的优点是简单易行，但其缺点是只适用于一些特定的工业过程，且对于复杂的系统来说可能无法得到最佳的参数。
PID控制器的作用分析及参数整定
PID控制器的作用分析及参数整定PID控制器是一种常用的自动控制方法，可以通过对被控对象的反馈信号进行处理，根据误差的大小调节控制量，从而使系统达到预期的控制效果。
PID控制器具有广泛的应用领域，可以用于控制温度、压力、流量等许多物理量。
PID控制器通过对误差信号进行分析和处理，产生控制量来调节系统的运行状态。
它主要包括三个部分：比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative）。
比例部分根据误差的大小给出一个与误差成正比的修正量；积分部分根据误差的积累来给出一个修正量，用于消除系统的稳态误差；微分部分根据误差的变化率来给出一个修正量，用于快速响应系统的动态性能。
经验法是根据常见的控制对象和控制系统的特性，给出一些经验性的参数选取规则。
例如，对于比较稳定的系统，可以先将积分和微分系数设为0，使得控制器只具备比例控制的作用，调节比例系数Kp直到系统稳定，然后根据调节的过程进行微调。
这种方法简单易行，但对于复杂的系统往往效果不佳。
试验法是通过实际的试验进行参数的调整。
一般采用“开环试验—闭环试验—调试整定”的步骤。
首先进行开环试验，即将系统从一定初始状态变化到期望状态，观察系统的响应特性。
根据开环试验的结果，可以判断系统的动态特性，并初步确定参数范围。
然后进行闭环试验，即根据初步参数设定调节系统，观察系统的稳态误差和动态响应，进一步微调参数。
最后根据实际需求进行调试整定，使系统达到最佳控制效果。
数学建模法是根据被控对象的数学模型和控制系统的性能要求来进行参数整定。
这种方法需要进行数学分析和计算，需要对系统的数学模型有一定的了解。
可以通过建立被控对象的传递函数，运用理论知识进行参数的计算和优化。
数学建模法一般需要使用专业的控制工具和软件，适用于对控制系统性能要求较高的应用。
总之，PID控制器的作用是通过对误差信号的处理，调节系统的运行状态。
参数整定是确定比例、积分和微分系数的数值，使得控制器的性能达到最佳状态。
PID控制及参数整定
PID控制及参数整定PID控制是一种经典的反馈控制方法，广泛应用于工业控制领域。
PID控制器根据输入信号和反馈信号的差异，计算出控制信号，使得反馈信号与期望值之间的差异尽可能小。
PID控制器由比例项、积分项和微分项组成，具体的控制信号计算公式为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t) dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为控制信号，Kp、Ki、Kd为三个参数，e(t)为输入信号与反馈信号的差异，de(t)/dt为误差变化率。
比例项（Proportional）是根据输入信号和反馈信号之间的差异进行比例放大，用于补偿系统中的静态误差。
增大比例参数Kp可提高系统的响应速度，但可能导致系统的超调和震荡。
积分项（Integral）是对误差的累积进行补偿，用于消除系统中的稳态误差。
增大积分参数Ki可提高系统的稳态精度，但可能导致系统的超调和震荡。
微分项（Derivative）是根据误差的变化率进行补偿，用于预测系统的未来状态，减小系统的超调和震荡。
增大微分参数Kd可提高系统的稳定性，但可能导致系统的响应速度变慢。
参数整定是确定PID控制器的参数数值，使得系统的控制性能达到最优。
一种常用的方法是经验整定法，即根据经验规则或者试错法对参数进行调整。
以下是一种常见的整定方法，调整比例参数Kp、积分参数Ki和微分参数Kd。
首先，将积分参数Ki和微分参数Kd设为0，只调整比例参数Kp。
增大Kp至系统出现轻微超调，然后再略微减小Kp，使系统稳定。
此时可以得到比例增益Kp。
然后，调整积分参数Ki。
先增大Ki至系统的稳定性能有所改善，然后再略微减小Ki，使系统更加稳定，避免超调或震荡。
最后，调整微分参数Kd。
增大Kd可提高系统的稳定性和响应速度，但过大的Kd可能导致系统出现震荡或振荡。
根据系统的特性，逐步增大Kd，并观察系统的响应，找到一个合适的Kd值。
整定参数时，可以通过试错法进行反复调整，根据系统的实际响应情况来优化参数的数值。
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PID控制及参数整定
一、过程控制的基本概念
过程控制――对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。
1、模拟控制系统
被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。
2、数字控制系统DDC
DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。
微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律(算法)进行计算，通过输出通道直接去控制执行机构，使各被控量达到预定的要求。
由于计算机的决策直接作用于过程，故称为直接数字控制，即为现在广泛使用的DCS控制系统。
3、基本概念
被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值：被控变量的预定值。
偏差：被控变量的设定值与实际值之差。
二、PID控制简介
在生产过程中，由于来自外界的各种扰动不断产生，要想达到现场控制对象值保持恒定的目的，控制作用就必须不断的进行。
若扰动出现使得现场控制对象值发生变化，现场检测元件就会将这种变化记录并传送给PID控制器，改变过程变量值(简称PV值)，经变送器送至PID控制器的输入端，并与其给定值(简称SP值)进行比较得到偏差值，调节器按此偏差并以我们预先设定的整定参数控制规律发出控制信号，去改变调节器的开度，使调节器的开度增加或减少，从而使现场控制对象值发生改变，并趋向于给定值(SP值)，以达到控制目的。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制，又称PID 调节。
它以其结构简单、稳定性
好、工作可靠、调整方便而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，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID 控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID 控制技术。
PID 控制，实际中也有PI 和PD 控制。
PID 控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。
PID 实指“比例proportional ”、“积分integral ”、“微分derivative ”，这三项构成PID 基本要素。
每一项完成不同任务，对系统功能产生不同的影响。
PID 调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制。
1、PID 调节器的微分方程 ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡++=⎰t D I P dt t de T dt t e T t e K t u 0)()(1)()( 式中 )()()(t c t r t e -=
2、PID 调节器的传输函数 ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡++==S T S T K S E S U S D D I P 11)()()( 三、PID 参数整定
PID 参数的整定就是合理的选择PID 三参数。
它是根据被控过程
的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
从系统的稳定性、响应速度，超调量和稳态精度等各方面考虑问题，三参数的作用如下:
1、比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。
比例参数Kp的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。
随着KP的增大系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但是系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。
Kp取值过小，调节精度降低，响应速度变慢，调节时间加长，使系统的动静态性能变坏。
2、积分环节：积分作用参数Ti的一个最主要作用是消除系统的稳态误差。
Ti越大系统的稳态误差消除的越快，但Ti也不能过大，否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。
若Ti过小，系统的稳态误差将难以消除，影响系统的调节精度。
另外在控制系统的前向通道中只要有积分环节总能做到稳态无静差。
从相位的角度来看一个积分环节就有90°的相位延迟，也许会破坏系统的稳定性。
增大积分时间I 有利于减小超调，减小振荡，使系统的稳定性增加，但是系统静差消除时间变长。
3、微分环节：能反应偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中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。
微分作用参数Td的作用是改善系统的动态性能，其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任
何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。
但Td不能过大，否则会使响应过程提前制动，延长调节时间，并且会降低系统的抗干扰性能。
增大微分时间D有利于加快系统的响应速度，使系统超调量减小，稳
定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱。
PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：
一是理论计算整定法。
它主要是依据系统的数学模型，经过
理论计算确定控制器参数。
这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。
二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统
的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法以及经验凑试法。
这几种方法各有其特点，其共
同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。
但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际
运行中进行最后调整与完善。
在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节
效果修改。
对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3 对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1
对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3
对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5
PID整定口诀:
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢。
微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1
一看二调多分析，调节质量不会低
四、PID参数整定过程中应注意的问题
1、每个回路应设置手动/自动切换,每个执行机构设置正向/反向特征位;
2、执行机构极限保护,目的：防止执行机构过开或过关。
五、举例:
小王接到这样一个任务:一个水缸有点漏水(而且漏水的速度还不是固定不变的)，要求水面高度维持在某个位置，一旦发现水面高度低于要求位置，就要往水缸里加水。
小王接到任务后就一直守在水缸旁边，时间长就觉得无聊，就跑
到房里看小说了，开始每30分钟来检查一次水面高度。
结果水漏得太快，每次小王来检查时，水都快漏完了，离要求的高度相差很远，后来小王改为每3分钟来检查一次，结果每次来水都没怎么漏，不需要加水，来得太频繁做的是无用功。
几次试验后，他确定每10分钟来检查一次。
这个检查时间就称为采样周期。
开始小王用勺子加水，水龙头离水缸有十几米远的距离，经常要跑好几趟才加够水，于是小王又改为用桶加，一加就是一桶，跑的次数少了，加水的速度也快了，但好几次将缸给加溢出了，小王又动脑筋，我不用瓢也不用桶，最后选择可用盆，几次下来，发现刚刚好，不用跑太多次，也不会让水溢出。
这个加水工具的大小就称为比例系数。
小王又发现水虽然不会加过量溢出了，有时会高过要求位置比较多，还是有溢出的可能。
于是他又想了个办法，在水缸上装一个漏斗，每次加水不直接倒进水缸，而是倒进漏斗让它慢慢加。
这样溢出的问题解决了，但加水的速度又慢了，有时还赶不上漏水的速度。
于是他试着变换不同大小口径的漏斗来控制加水的速度，最终找到了满意的漏斗。
漏斗的时间就称为积分时间。
小王终于喘了一口气，但任务的要求突然严格了，水位控制的及时性要求大大提高，一旦水位过低，必须立即将水加到要求位置，而且不能高出太多，否则不给工钱。
小王又为难了！于是他又开动脑筋，终于让它想到一个办法，常放一盆备用水在旁边，一发现水位低了，
不经过漏斗就是一盆水下去，这样及时性是保证了，但水位有时会高很多。
他又在要求水面位置上面一点将水缸凿一孔，再接一根管子到下面的备用桶里，这样多出的水会从上面的孔里漏出来。
这个水漏出的快慢就称为微分时间。