PID控制器参数整定
pid参数的整定过程
pid参数的整定过程
PID（比例-积分-微分）控制器是一种常用的反馈控制器，用于调节和稳定系统。
PID控制器的参数整定过程通常包括以下几个步骤：
1.初始参数设定：根据系统的性质和需求，设置PID控制器的初
始参数。
通常情况下，可以将三个参数（比例增益Kp、积分时
间Ti、微分时间Td）都设为一个较小的初始值。
2.比例增益调整：从零开始逐步增加比例增益Kp的数值，观察
系统响应的变化。
如果Kp过小，系统响应可能过慢；如果Kp
过大，系统可能会出现超调或不稳定的情况。
通过不断调整Kp
的数值，直到找到一个合适的值，使得系统响应快速且稳定。
3.积分时间调整：在找到合适的Kp之后，开始调整积分时间Ti
的数值。
增大Ti会增加积分作用的影响，降低控制器对于持续
偏差的敏感度。
然而，过大的Ti可能导致系统响应的延迟和振
荡。
通过逐步调整Ti的数值，找到一个使系统响应稳定且快速
的值。
4.微分时间调整：在完成比例增益和积分时间的调整后，可以开
始调整微分时间Td的数值。
微分作用可以抑制系统响应中的
过冲和振荡，并提高系统的稳定性。
然而，过大的Td可能会引
入噪声的放大。
通过逐步调整Td的数值，找到一个能够平衡系
统响应速度和稳定性的值。
5.反复迭代：整定PID参数是一个迭代的过程。
一旦完成了上述
步骤，需要对整个系统进行测试和观察，以确定参数的最佳组合。
如果发现系统仍然存在问题，可以根据实际情况再次进行参数调整，直到达到满意的控制效果。
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控制器，可以通过调节其参数来实现系统的稳定性和性能要求。
PID控制器的参数整定是指通过试验和经验总结来确定合适的比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td，从而使得控制系统的闭环响应最优。
在进行PID控制器参数整定之前，首先需要清楚系统的控制目标和性能指标，例如稳态误差要求、响应时间要求、超调量要求等。
根据这些要求，可以选择不同的参数整定方法。
一般来说，PID控制器参数整定可以分为以下几个步骤：1.基本参数选择：首先根据系统特性选择基本的调节参数范围，比如比例系数Kp通常在0.1-10之间选择，积分时间Ti通常在1-100之间选择，微分时间Td通常在0-10之间选择。
2.步进试验法：通过给系统输入一个步进信号，观察系统的输出响应，并根据实验数据计算系统的动态响应特性，如超调量、峰值时间、上升时间等指标。
根据这些指标可以初步估计出Kp、Ti和Td的数量级。
3. Ziegler-Nichols法：这是一种经典的参数整定方法。
首先将积分时间Ti和微分时间Td设置为0，只有比例系数Kp。
逐渐增大Kp的值，观察系统响应的特性，当系统开始出现超调时，记录下此时的比例系数Kp为Kp_c。
然后，根据实验结果计算出Kp_c对应的周期时间Tu，即峰值时间的时间。
最后，根据经验公式，可以得到Kp=0.6*Kp_c，Ti=0.5*Tu，Td=0.12*Tu的参数。
4.直接调节法：根据实际控制需求和经验，直接选择合适的比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td。
比如，Kp较大时可以提高系统的响应速度，但可能会增加超调量；Ti较大时可以消除稳态误差，但会延长系统的响应时间；Td较大时可以提高系统的稳定性，但可能会引入噪声。
5.整定软件辅助：现在有很多控制软件可以辅助进行参数整定，可以通过输入系统的数学模型、参数范围和性能指标，来进行自动参数整定和优化。
总的来说，PID控制器参数整定是一个基于试验和经验的过程，需要根据具体的系统和性能要求来选择合适的方法和参数。
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。
工业控制中的PID控制器参数整定方法介绍
工业控制中的PID控制器参数整定方法介绍在工业控制领域中，PID控制器是一种常用的控制策略，它被广泛应用于各种自动化系统中。
PID控制器通过调节控制对象的输出，使其保持在期望的目标值附近。
为了达到良好的控制效果，关键是合理设置PID控制器的参数。
本文将介绍几种常用的PID控制器参数整定方法。
一、移动曲线法移动曲线法是一种常用的经验参数整定方法，适用于一些比较简单的控制系统。
该方法基于试验的数据，通过观察系统的响应曲线来调整PID控制器的参数。
首先，将控制系统的控制对象设置为一个步跃信号输入，观察系统的输出响应曲线。
根据响应曲线的形状，可以得到一些关键信息，如峰值时间（Tp）、峰值响应（M）以及延迟时间（L）。
根据这些信息，可以使用以下规则来选择PID控制器的参数：1. 比例系数Kp：如果系统的响应曲线具有较大的超调和震荡，需要增大Kp，但不要过大，以免引起系统的不稳定性。
2. 积分时间Ti：根据延迟时间L来选择Ti的大小。
一般来说，延迟时间越大，积分时间越小。
3. 微分时间Td：根据峰值时间Tp来选择Td的大小。
如果峰值时间较长，则需要适当增大Td。
通过不断的试验和调整，直到系统的响应曲线满足要求为止。
二、频率响应法频率响应法是一种较为精确和科学的参数整定方法，通过对系统进行频率特性测试，根据测试结果来确定PID控制器的参数。
首先，在控制系统中添加一个频率变化的输入信号，例如正弦波或方波。
记录并分析系统的输入和输出信号之间的频率特性。
根据频率特性曲线的形状和参数，可以选择合适的PID 控制器参数。
具体来说，可以从频率特性曲线中获得以下重要参数：1. 闭环传递函数的峰值增益（Kp）：根据峰值增益来确定比例系数Kp的大小。
峰值增益越大，Kp的取值也应相对较大。
2. 相位裕度（PM）和增益裕度（GM）：根据相位裕度和增益裕度来确定积分时间Ti和微分时间Td的取值范围。
相位裕度和增益裕度越小，积分时间Ti和微分时间Td应取得较小。
PID控制器参数整定与应用
PID控制器参数整定与应用PID控制器由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分组成。
比例控制器根据当前的偏差与参考值之间的差异给出一个输出。
积分控制器根据偏差随时间的累积计算输出，用于消除系统的稳态误差。
微分控制器根据偏差的变化率给出输出，用于稳定系统的动态响应。
PID控制器的输出是比例、积分和微分控制器的输出之和。
参数整定是指选择合适的PID控制器参数，使得控制系统能够稳定工作且具有良好的响应速度和抗干扰能力。
PID控制器的参数整定一般有以下几种方法：1.经验法：根据经验和实际控制系统的特点选择参数。
这种方法适用于控制系统较简单的情况，但不具有普适性。
2. Ziegler-Nichols方法：通过实验数据来确定参数。
首先将积分和微分参数设为零，逐渐增加比例参数，直到系统出现较小的超调（即超过参考值后回波的百分比），然后根据超调曲线确定比例和时间参数。
3. Chien-Hrones-Reswick方法：通过频域分析来确定参数。
首先将系统转化为频域传递函数，然后根据传递函数的特性来选择参数。
4.自整定方法：使用专门设计的算法来进行参数整定。
这些算法根据系统的频率响应和阶跃响应等特征进行参数的优化。
1.温度控制：PID控制器可以通过调节加热元件的功率来控制温度的稳定性和响应速度。
例如，在恒温恒湿箱中，通过测量温度偏差，计算出PID控制器的输出，来控制加热器的功率，使系统保持在设定温度下。
2.流量控制：PID控制器可以通过调节阀门的开度来控制液体或气体的流量。
例如，在一个水罐中，通过测量液位偏差，计算出PID控制器的输出，来控制阀门的开度，以维持设定的液位。
3.速度控制：PID控制器可以通过调节电机的输入电压或转矩来控制机械系统的速度。
例如，在一个电动机驱动的输送带系统中，PID控制器可以根据输送带的位置偏差，计算出对电机的控制信号，来控制输送带的速度。
4.位置控制：PID控制器可以通过调节电机的转矩或位置来控制机械系统的位置。
PID控制器的参数整定(经验总结)
PID控制器的参数整定(1)PID是比例,积分,微分的缩写.比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。
因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。
积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。
反之Ti大,则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。
微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。
因此,可以改善系统的动态性能。
在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。
微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。
此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。
微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。
(2) PID具体调节方法①方法一确定控制器参数数字PID控制器控制参数的选择，可按连续-时间PID参数整定方法进行。
在选择数字PID参数之前，首先应该确定控制器结构。
对允许有静差（或稳态误差）的系统，可以适当选择P或PD控制器，使稳态误差在允许的范围内。
对必须消除稳态误差的系统，应选择包含积分控制的PI或PID控制器。
一般来说，PI、PID和P控制器应用较多。
对于有滞后的对象,往往都加入微分控制。
选择参数控制器结构确定后，即可开始选择参数。
参数的选择，要根据受控对象的具体特性和对控制系统的性能要求进行。
工程上，一般要求整个闭环系统是稳定的，对给定量的变化能迅速响应并平滑跟踪，超调量小；在不同干扰作用下，能保证被控量在给定值；当环境参数发生变化时，整个系统能保持稳定，等等。
PID控制器的参数整定及优化设计
PID控制器的参数整定及优化设计PID控制器的参数整定一般包括三个部分：比例增益（Proportional Gain），积分时间（Integral Time）和微分时间（Derivative Time）。
这些参数的选择直接影响到控制系统的稳定性和响应速度。
首先，比例增益决定了输入量和误差之间的线性关系，过大的比例增益会导致系统过冲和震荡，而过小的比例增益则会导致响应速度慢。
通常情况下，可以通过试探法或经验法来选择一个适当的比例增益值，再根据实际应用中的需求进行微调。
其次，积分时间决定了积分作用对系统稳态误差的补偿能力，即消除系统的偏差。
过大的积分时间会导致系统响应迟缓和过调，而过小的积分时间则不能有效地消除稳态误差。
一种常用的方法是通过Ziegler-Nichols方法或Chien-Hrones-Reswick方法来确定适当的积分时间。
最后，微分时间决定了微分作用对系统输出量变化率的补偿能力，即消除系统的震荡。
过大的微分时间可能会导致系统过调和震荡，而过小的微分时间则不能有效地补偿系统的变化率。
一般可以通过试探法或经验法来选择一个合适的微分时间值，再根据实际情况进行调整。
除了参数整定，优化设计也是提高PID控制器性能的关键。
常见的优化方法包括模型优化、校正和自适应控制。
模型优化是指根据系统的建模结果，对PID控制器的参数进行优化。
可以通过系统的频域响应或时域响应等方法，确定最佳的参数取值。
校正是通过实时监测系统的输出值和理论值的差异，对PID控制器的参数进行在线调整。
自适应控制是指根据系统的实时状态变化，自动调整PID控制器的参数，使其能够适应不同的工作条件。
综上所述，PID控制器的参数整定及优化设计是提高控制系统性能的重要步骤。
通过适当选择比例增益、积分时间和微分时间，并利用模型优化、校正和自适应控制等方法，可以使PID控制器在不同的工作条件下具有更好的响应速度、稳定性和鲁棒性。
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控制参数整定
PID控制参数整定
比例常数:Kp
比例常数是PID控制器中最基本的参数，它决定了输出改变率与反馈
误差的大小之间的关系。
它会随着PID参数的变化而变化。
比例常数的取
值可以影响系统响应的速度和精度。
比例常数越小，系统的响应越慢，但
是更加精确；反之，比例常数越大，系统的响应越快，但是也容易产生抖动。
因此，在实际应用中，一般需要在时间响应和精度之间取得一个平衡。
积分常数：Ki
积分常数是PID控制器中的第二个基本参数，它决定了反馈误差的累
计误差和输出变化率之间的关系。
它可以增加控制系统的精度，但是如果
取值过大，则可能导致系统过冷或者过热，从而使系统失去调节性能。
因此，需要在取得合理的积分常数值和安全操作之间取得平衡。
微分常数：Kd
微分常数是PID控制器中的第三个基本参数，它决定了反馈误差的变
化率和输出变化率之间的关系。
它的主要作用是抑制过冲，以减少系统抖动。
微分常数一般取得较小，以免出现过冲。
参数整定：
所有的PID参数必须通过调节和调试来完成设定和整定。
一般而言，PID参数的调整分为三个阶段：
1、比例常数Kp的调整：在调节Kp之前，应先把积分常数Ki和微分
常数Kd设置为一个很小的值。
PID控制器参数整定设计方案
PID控制器参数整定设计方案PID控制器是一种常用的控制算法，能够根据反馈信号对控制系统进行自动校正。
PID控制器的参数整定是指确定其比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td的过程，以达到系统稳定、快速响应和抗干扰能力强的目标。
参数整定的设计方案可以分为经验法、试验法和数学优化法。
其中经验法是基于经验公式或规则进行参数选择，简单易行；试验法是通过实际系统的频率响应或阶跃响应进行参数优化；数学优化法是通过数学模型和数学方法进行参数优化，可以充分利用系统信息，但计算复杂度较高。
一、经验法：1.负载法：保持系统稳定工作，逐步增大比例增益Kp，观察系统是否出现超调或振荡现象，选择合适的Kp值。
2.相位裕量法：通过观察系统频率响应曲线，选取合适的相位裕量来确定Kp和Ti的初值。
3. Ziegler-Nichols法：通过输出曲线中的时间常数和周期来确定Kp和Ti的初值。
二、试验法：1.阶跃响应法：对系统进行单位阶跃输入，观察输出响应曲线，根据超调量和上升时间来确定参数。
2.频率法：通过改变系统输入信号的频率，观察输出幅频特性曲线，选取合适的增益裕量来确定参数。
3.周响应法：对系统进行周期性输入，观察输出响应曲线，根据周期和振幅的变化来确定参数。
三、数学优化法：1.差分演化算法：通过仿真模型进行参数优化，在一定迭代次数内找到使系统性能最优的参数组合。
2.遗传算法：通过模拟自然中的优胜劣汰和基因传递机制，生成一组符合条件的参数，并通过交叉和突变进行进一步优化。
在实际应用中，可以综合使用以上不同的参数整定方法，根据系统特点和需求来确定参数。
同时，还可以考虑使用自适应控制算法，如模糊PID、自适应PID等，根据系统响应实时调整参数，提高控制效果。
需要注意的是，参数整定过程中需要考虑系统的稳定性、稳态误差、响应速度和抗干扰能力等多个指标，并进行合理的权衡。
此外，实际系统中可能存在不确定性或变动性因素，要做好参数调整的适应性和鲁棒性设计。
PID控制器的参数整定(经验总结)
PID控制器的参数整定(1)PID是比例,积分,微分的缩写.比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。
因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。
积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。
反之Ti大,则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。
微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。
因此,可以改善系统的动态性能。
在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。
微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。
此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。
微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。
(2) PID具体调节方法①方法一确定控制器参数数字PID控制器控制参数的选择，可按连续-时间PID参数整定方法进行。
在选择数字PID参数之前，首先应该确定控制器结构。
对允许有静差（或稳态误差）的系统，可以适当选择P或PD控制器，使稳态误差在允许的范围内。
对必须消除稳态误差的系统，应选择包含积分控制的PI或PID控制器。
一般来说，PI、PID和P控制器应用较多。
对于有滞后的对象,往往都加入微分控制。
选择参数控制器结构确定后，即可开始选择参数。
参数的选择，要根据受控对象的具体特性和对控制系统的性能要求进行。
工程上，一般要求整个闭环系统是稳定的，对给定量的变化能迅速响应并平滑跟踪，超调量小；在不同干扰作用下，能保证被控量在给定值；当环境参数发生变化时，整个系统能保持稳定，等等。
PID参数整定方式
PID参数整定方式为了使PID控制器能够在实际控制过程中具有较好的性能，需要对PID参数进行合理的整定。
PID参数整定方法有很多种，下面将介绍几种常见的整定方法。
1.试-误整定法：试-误整定法是最常见的整定方法之一，通过不断试验和观察系统的响应，调整PID参数，直到满足控制要求。
这种方法的优点是简单易行，但由于需要进行大量试验，整定过程较为繁琐，而且可能造成系统过度振荡或不稳定。
2.经验法整定：经验法是基于经验公式进行PID参数整定的方法。
常用的经验公式有：Ziegler-Nichols方法、Chien-Hrones-Reswick方法等。
这些公式通过对系统的开环和闭环响应进行分析，得出相应的参数整定公式。
这种方法的优点是较为简单和直观，缺点是不适用于不同的系统和工况。
3.频率响应法整定：频率响应法是通过对系统的频率特性进行分析，来确定PID参数的方法。
常用的方法有：奈奎斯特曲线法、波特曼图法等。
这些方法借助于系统的频率特性图形，通过观察曲线的形状和特点，确定PID参数。
这种方法的优点是适用范围广，适用于不同的系统类型和工况，但缺点是需要一定的专业知识和技巧。
4.优化算法整定：优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
这些算法通过不断优化PID参数，使系统响应达到最优或接近最优。
这种方法的优点是较为灵活和智能化，能够得到较好的参数整定结果，但缺点是计算复杂度较大，需要较高的计算资源和时间。
综上所述，PID参数整定是针对特定系统和工况而进行的调整过程，不同的整定方法适用于不同的控制要求和应用场景。
在实际应用过程中，可以根据系统特点和控制要求选择合适的整定方法，并通过试验和优化来调整PID参数，以实现最佳控制效果。
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控制器的参数整定
PID控制器的参数整定首先，我们介绍一下PID控制器的三个参数：1.比例增益（Kp）：反映了控制器的敏感程度，用来调整输出信号与偏差之间的比例关系。
当Kp值较大时，控制器对偏差的响应更灵敏，但可能会引起震荡或不稳定的情况。
因此，一般需要根据被控对象的特性来合理设置Kp值。
2.积分时间（Ti）：反映了积分作用在多长时间内达到预期效果的时间长度。
Ti的取值决定了控制器对于持续误差的补偿能力。
当Ti值较大时，控制器具有更好的稳定性能，但可能会延长系统的响应时间。
根据经验，Ti的合理取值范围为3~10倍的系统响应时间。
3.微分时间（Td）：反映了微分作用在多长时间内达到预期效果的时间长度。
Td的取值决定了控制器对于系统快速变化的响应能力。
当Td值较大时，控制器对系统快速变化的抑制能力更强，但可能会引起系统的超调现象。
根据经验，Td的合理取值范围为Td=0.1~0.8倍的系统时间常数。
那么如何进行PID控制器的参数整定呢？下面是一些经验总结：1.初始参数：首先，我们可以根据被控对象的特性设置一组初始的PID参数。
通常可以先将比例增益（Kp）设置为较小的值，积分时间（Ti）设置为一个相对较大的值，微分时间（Td）设置为0，然后进行试验和调整。
2.步进法：通过修改PID参数的值，可以观察系统的响应情况来判断最佳参数。
可以根据步进法的原理逐步调整参数，例如先固定住积分时间和微分时间，调整比例增益，观察系统响应的性能指标（如超调量、稳态误差和响应时间）的变化，找到一个较好的比例增益值。
然后再通过调整积分时间和微分时间进一步提高控制器的性能。
3. 经验公式：除了通过试验和调整来整定PID参数外，还可以借助一些经验公式来大致确定参数。
例如，Ziegler-Nichols方法是一种经典的方法，它根据被控对象的临界比例增益（Ku）和临界周期（Tu）来计算合适的参数。
通常，比例增益（Kp）可以设置为临界比例增益的一半，积分时间（Ti）可以设置为临界周期的0.5倍，微分时间（Td）可以设置为临界周期的0.125倍。
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1.基于经验法：通过经验法简单快速地调整PID控制器的参数。
这种方法适用于一些简单的控制系统，但不适用于复杂的或非线性系统。
其中包括以下三种方法：-手动调节法：根据系统的实际情况，通过人工调节参数来达到系统的期望控制效果。
通常是先调节比例参数，再逐步调节积分和微分参数，直到系统响应稳定且无超调。
- Ziegler-Nichols法：该方法通过系统的阶跃响应曲线来确定参数。
首先，关闭积分和微分控制，只保留比例控制。
然后，逐步提高比例增益，直到系统发生持续的振荡。
根据系统的振荡周期和幅值，可以计算出适合的参数。
最后，再根据经验公式计算出最终的参数。
- Cohen-Coon法：该方法同样通过系统的阶跃响应曲线来确定参数。
首先，关闭积分和微分控制，只保留比例控制。
然后，根据系统的响应曲线，计算出滞后时间和时间常数。
再根据经验公式计算出最终的参数。
2.基于频率响应法：频率响应法通过分析系统的幅频特性和相频特性，确定PID控制器的参数。
其中包括以下两种方法：- 波特曼法：该方法通过对系统的开环频率响应曲线进行测量和分析，从而得到PID控制器的参数。
首先，绘制系统的Bode图，并测量得到相角裕度和增益裕度。
然后，根据经验公式计算出最终的参数。
-相位余量补偿法：该方法通过补偿系统的幅频特性和相频特性来确定PID控制器的参数。
首先，根据系统的开环传递函数，计算出稳定裕度。
然后，根据经验公式计算出最终的参数。
3.基于优化算法：优化算法通过数学求解或计算机迭代的方式，自动调节PID控制器的参数。
其中包括以下两种方法：-正交设计法：该方法通过正交试验设计的方法，选取一组试验点来进行系统响应的测量。
然后，根据系统的响应数据，使用数学模型或优化算法来计算出最优的参数组合。
-遗传算法：该方法通过模拟生物进化的过程，使用基因编码和自然选择的原理来进行参数调节。
首先，随机生成一组初始参数，并计算出适应度函数。
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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仿真举例#2
广义对象特性参数：
K= 1.75 T= 6.5,r= 6.3 min 若采用PI控制器， Z・N法：匕=0.53, R = 20.8 min Lambda 法：Kc = 0.30, 7]= 6.5 min
PID参数在线整定法
+ "o
T=0 J
4整定原则：
R = O.lOmin 或 7} = 0.05miii K,整定原则：
控制增益可人工调楚，但对于设定 值的阶跃变化， 实际流量不应出现超 调。.
流量回路整定仿真举例
Output of Controller
请比较控制器的比例增 益与积分 增益
Time, min
分析下列液位控制问题的不同点
PID （比例■积分■微分）控制器
■理论PID控制器 ■工业PID 控制器（如何构造其仿真模型？）
为微分增益，通常
= 10 o
单回路PI D控制系统应用问题
对于某一动态特性未知的广义被控过程，如何选择PID控制器形式，并 楚定PID控制器参数？
内容
•:・PID控制器类型的选择 •:・控制器参数整定的一般方法 •:・流量控制回路的PID参数整定方 法
△TO,% _TOf顽一TO^g }
△CO, % COfinal — COiniJial:%
r = 1 ・5 X (，o.632z\o — *0.28
T—t' 4 0.632AO
J--
1
o
2
3
4贝6
7
8
9
i —
0
— 000m0000 0
i
n
步骤3：获取初始PID参数
（Ziegler-Nichols 方法）
•液位均匀控制常采用比例控制器（在实际应用 中，
可采用PI控制器，并选择积分时间足够大, 以减 少积分作用）。
•:•比例增益的整定原则：比例增益应尽可能小， 只要液位的波动幅度不超过允许的上下限（对 于可能的大幅度输入流量干扰）。
液位均匀控制系统的分析
假设被控过程的动态方程为
控制器类型 P
PI
< 1) / 7、
X \
＜T
竺、 X
T,
00
3.33 r
PID
注意：上述整定规则仅P艮于
(
X
2.0 T 工
1: 0<v<T
Td
0 0
・ 0-5 r ■
步骤3：获取初始PID参数
（Lambda整定法）
控制器
4 Td
取值
P
< ］、 ，T 、
R X *丁 + 人 j
00
0
A=0
PI
j、 ，T 、
•步骤2：由阶跃响应数据估计特性参数K, T,TO •步骤3：按经验公式设定PID参数虬、7｝、Td，
并将控制器切换至“自动”模式。
•步骤4：根据系统闭环响应情况，增大或减少 控
制器增益虬直至满意为止。
步骤2：获取过程参数
Transmitter Output 80
78
76 74
\
72
70
68
66
\\
•:•步骤1：将在线闭环运行的控制器，完全去除） 积分作用与微分作用（4=最大值，^ = 0） ）
成为纯比例控制器，并设置较小的Kc值。 |
•:・步骤2：施加小幅度的设定值或扰动变化， |
并观察CV的响应曲线。
（
•步骤3：若CV的响应未达到等幅振荡，则增
大H （减少比例带PB）；若CV响应为发散 振荡，
K X 、丁 + 人 j
T
0
2=r
< ］、 （T 、
PID
R X *丁+人
T
r/2
2 = 0.2 T
J
注意：上述整定规则不受或取值的限制
仿真举例#1.75
)
T= 6.5,r= 3.3 min
若采用PI控制器，
(
Z-N 法：Kc = 1.0, 7] = 11 min .
液位回路的动态特性
冬不少液位对象为非自衡的积分过程,无法
进行阶跃响应测试。 •:•当进料流量变化为主要扰动时，对于液位
控制回路，可能存在两种不同的控制目标
(1) 常规液位控制，也称“紧液位控制”； (2) 液位均匀控制，也称“平均液位控制”
常规液位控制
•控制目标是使液位与其设定值的偏差尽可能小， 而 对MV （如输出流量）的波动无限制。
则减少虬。重复步骤2。
|
•步骤4：重复步骤3,直至产生等幅振荡。
在线整定仿真举例
在线整定准则： Ziegler-Nichols 法
L， 由纯比例控制下的等幅振荡曲线，获得临界控制器增益与临界振荡周 期
并按下表得到正常工作下的
控制器参数。
控制器
4
4
Td
P
0.5匕
PI
0.45匕
"•2
PID
0.654〃
Uman
流量回路的动态特性
.:.动态响应的快速性
I
4纯滞后时间接近零,即从理论上讲控制器I
增益可无限大
I
❖测量噪声大
I
•:•为减少控制阀的频繁波动，宜采用PI控制 器，而且控制增益应小、而积分作用应大
［卧接近纯积分控制器）（为什么？）
流量回路的控制参数选择
1 f u(t) = X
Kc e(t) d——j e(r)dr
•:•假设该液位过程为自衡过程，则可采用阶跃响 应
获取K、T、T,并可采用常规的参数整定法
•:•假设该液位过程为非自衡过程，常采用PI控制器,
而且控制增益大、积分作用弱（国接近纯比例 控 制器）（为什么？）
液位均匀控制
•:•控制目标是使操作变量（如储罐输出流量）尽 可能平缓，以减少对下游装置的干扰，而允许 贮雇派位在上下限之间波动。
P
分析上述选择原因？
PID参数整定的概念
过程动态特性 及控制目标
控制器参数
Kc or PB,
)
基于过程特性参数K,々 的 离线参数整定法
•:•步骤1：将控制器从“自动”模式切换至“手
动”模式（此时控制器输出完全由人工控制）， 人为以阶跃方式增大或减少控制器输出，并记 录控制器相关的输入输出动态响应数据。
•:•液位均匀控制系统的PID参数整 定 ••:•S积um分ma饱ry和与防止
PID控制器类型选择
'被控过程 控制器 类 型
温度/成份
PID*1
*1:对于某些具有较长时间常 数的慢过程， 建议弓I入微分 作用。但若存在较大的测
量 噪声，需要对测量信号进行 一阶滤波
或平均滤波
流量/压力/ 初
立
PI
部分液位
"2
"8
在线整定仿真举例
Output of Controller 100
Kcu = 3.4, Tu = 11 min 80
PID: Kc = 2.2, Ti = 5.5 min, Td = 1.4 min
60
40
20
40
60
80
100
Time, min
在线整定法的局限性分析
未知过程的PID参数整定举例