控制方案与PID参数
控制系统中的PID调节方法与参数优化技巧
控制系统中的PID调节方法与参数优化技巧在自动控制系统中，PID（比例-积分-微分）控制器是一种常用的控制方式，它结合了比例、积分和微分三个部分，通过调节不同的参数可以实现对系统的稳定性和响应速度的控制。
PID控制器简单且易于实现，因此被广泛应用于各个领域的控制系统中。
本文将介绍PID调节方法以及参数优化的技巧。
1. PID调节方法1.1 比例控制（P控制）比例控制是PID调节中的基本部分，它通过比例放大被控量与参考量之间的差异，产生一个控制作用。
P控制可以提高系统的灵敏度和响应速度，缩小稳态误差，但对于系统抗干扰能力较差，容易导致系统不稳定。
1.2 积分控制（I控制）积分控制通过积分被控变量的偏差，使系统对稳态误差做出补偿。
I控制可以消除系统的稳态误差，提高系统的控制精度和稳定性，但过大的积分参数可能导致系统的超调和频率振荡。
1.3 微分控制（D控制）微分控制是通过微分变换被控变量的变化趋势，用来预测系统未来的动态响应。
D控制可以提高系统的响应速度和稳定性，减小超调，但如果微分参数设置不当，可能导致系统的噪声放大和过度补偿。
2. 参数优化技巧2.1 经验法则PID调节中的参数优化可以采用一些经验法则作为初步设置，例如：- 比例参数Kp：根据系统响应速度调整，若Kp过大将导致系统超调，若Kp过小则系统的响应速度较慢。
- 积分参数Ki：根据系统稳态误差调整，若Ki过大将导致系统超调和频率振荡，若Ki过小则无法完全消除稳态误差。
- 微分参数Kd：根据系统的抗干扰能力调整，若Kd过大将导致系统对噪声敏感，若Kd过小则无法有效预测系统未来的动态响应。
2.2 Ziegler-Nichols方法Ziegler-Nichols方法是一种经典的参数整定方法，它通过系统的临界响应特性来确定PID控制器的参数。
具体步骤如下：- 将比例参数Kp设置为零，逐渐增大，直到系统边界振荡的临界增益为Ku。
- 根据临界增益Ku，计算出比例参数Kp为Ku/2，积分时间Ti为临界振荡周期Tu*0.5，微分时间Td为临界振荡周期Tu*0.125。
PID控制原理及参数设定
PID控制原理及参数设定PID控制是一种常用的自动控制算法，它通过反馈控制的方式，根据控制对象的输出与期望目标的差异来调整输入信号，实现对控制对象的稳定控制。
PID控制由比例（P）、积分（I）和微分（D）三部分组成，分别对应了不同的控制机制。
P（比例）控制是指控制信号与误差的线性比例关系，P控制主要用于快速响应系统，能够快速减小误差，但不能完全消除误差。
P控制的公式为：u(t)=Kp*e(t)，其中u(t)表示控制信号，Kp为比例增益，e(t)为误差。
通过调节比例增益Kp的大小，可以控制系统的响应速度。
I（积分）控制是指控制信号与误差的累积关系，I控制主要用于消除系统的稳态误差。
I控制的公式为：u(t) = Ki * ∫e(t)dt，其中Ki为积分增益。
通过调节积分增益Ki的大小，可以控制系统的稳态误差。
D（微分）控制是指控制信号与误差的变化率关系，D控制主要用于抑制系统的超调和震荡。
D控制的公式为：u(t) = Kd * de(t)/dt，其中Kd为微分增益，de(t)/dt为误差的变化率。
通过调节微分增益Kd的大小，可以控制系统的稳定性和响应速度。
根据PID控制的原理，控制信号可以表示为：u(t) = Kp * e(t) +Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt。
其中，e(t)为误差，t为时间。
在实际应用中，PID控制器还需要设置参数，包括比例增益Kp、积分增益Ki和微分增益Kd。
如何设置这些参数是设计一个有效的PID控制器的关键。
参数设定方法有很多种，常用的方法包括经验法、试验法和自整定法等。
经验法是一种基于经验规则的参数设定方法，它根据控制对象的特性和应用经验来选取参数。
经验法比较简单易用，但通常需要根据实际情况进行适当的调整。
试验法是通过试验分析控制对象的动态响应来选取参数，常用的试验方法有阶跃响应法、脉冲响应法和频率响应法等。
试验法的参数设定相对准确，但需要进行一定的试验工作，并且需要对试验数据进行分析。
PID控制中PID参数的作用是什么
PID控制中PID参数的作用是什么PID参数即比例项（P项）、积分项（I项）和微分项（D项），它们分别代表了PID控制中的三种基本控制方式。
PID算法通过调整这三个参数的大小来影响控制系统的响应特性，从而使得被控对象的控制过程更加稳定、快速和准确。
1. 比例项（Proportional Gain，Kp）：比例项是PID控制器中最基本的参数之一，它根据被控对象输出与期望值之间的差异来产生控制量。
通过调整比例项的大小，可以调节控制器的输出变化率，进而影响被控对象的响应速度。
较大的比例项可以使得控制系统更加敏感，但过大的值可能导致振荡和不稳定。
2. 积分项（Integral Gain，Ki）：积分项对控制系统的稳态误差（即系统输出与期望值之间的差异的积累）进行补偿。
通过积分项，可以去除系统的静态误差，使得系统具有更好的稳定性和精确性。
较大的积分项会增加控制系统的稳态精度，但过大的值可能导致系统过度调节和积分饱和。
3. 微分项（Derivative Gain，Kd）：微分项通过检测被控对象输出的变化率来预测其未来的变化趋势，并减轻输出与期望值之间的差异。
微分项可以抑制系统的过冲和振荡，提高系统的动态响应。
较大的微分项可以加快系统的响应速度，但过大的值可能引入噪声和不稳定。
以上三个参数在PID控制中的作用可以总结为以下几点：1.影响系统的稳定性：适当调整PID参数可以改善控制系统的稳定性，使其更好地抵抗外部扰动和不确定性。
2.调节控制系统的响应速度：通过调整PID参数的比例，可以控制系统的响应速度，使得被控对象能够快速响应期望值的变化。
3.消除静态误差：通过调整PID参数的积分项，可以消除由于系统不完美造成的稳态误差，提高系统的精确性。
4.抑制振荡和过冲：通过调整PID参数的微分项，可以有效地抑制系统的振荡和过冲现象，使得系统的响应更加平稳和准确。
5.适应不同的被控对象：不同的被控对象具有不同的响应特性，通过调整PID参数，可以适应不同的控制对象，优化系统的控制效果。
如何整定DCS控制系统中PID参数
如何整定DCS控制系统中PID参数一、调节器正/反作用的确定方法调节系统投自动：往往在控制方案确定好且判断出调节器的正/反作用后，最关键的是P、I、D参数如何整定，根据多年的现场工作经验，谈谈如何整定调节系统的P、I、D参数，请大家在工程中参考。
在整定调节系统的P、I、D参数前，要保证一个闭环调节系统必须是负反馈，即Ko*Kv*Kc ＞0。
（看上面图片）Ø调节对象Ko：阀门、执行器开大，测量PV增加，则Ko＞0；反之，则Ko＜0；Ø调节阀门Kv：阀门正作用（气开、电开），则Kv＞0；阀门反作用（气关、电关），则Kv＜0；Ko、Kv的正负由工艺对象和生产安全决定，根据Ko、Kv的正负和Ko*Kv*Kc ＞0，我们可以确定Kc的正负，Ø调节器Kc：若Kc＞0，则调节器为反作用；若Kc＜0，则调节器为正作用；软件组态中要设置正确,在装置调试和开车及P、I、D参数整定前，调节器的正/反作用务必检查，且正确无误。
1、在整定调节系统的P、I、D参数前，要保证测量准确、阀门动作灵活；2、在整定调节系统的P、I、D参数时，打好招呼，要求用户工艺操作密切注意生产运行状况，确保安全生产；3、在整定调节系统的P、I、D参数时，先投自动后串级，先投副环后主环，副环粗，主环细。
在操作站CRT上，打开调节器的整定调整画面窗口，改变给定值SP或输出值OP，给出一个工艺允许的阶跃信号，观察测量值PV变化和趋势图，不断修定PID参数，往往反复几次，直至平稳控制。
实际中，一般能达到工艺满意的一阶特性即可。
二、经验PID整定参数预置对介质为流体（气体、液体）情况，经验PID整定参数参考如下，（在出所前最好在软件组态中要设置好，到现场再细调或不动）：1、对流量调节（F）：Ø一般P=120～200%，I=50～100S，D=0S；Ø对防喘振系统：一般P=120～200%，I=20～40S，D=15～40S；2、对压力调节（P）：Ø一般P=120～180%，I=50～100S，D=0S；Ø对放空系统：一般P=80～160%，I=20～60S，D=15～40S；3、对液位调节（L）：Ø1]、大容器（直径4米、高2米以上塔罐）：一般P=80～120%，I=200～900S，D=0S；Ø2]、中容器（直径2--4米、高1.5--2米塔罐）：一般P=100～160%，I=80～400S，D=0S；Ø3]、小容器（直径2米、高1.5米以下塔罐）：一般P=120～300%，I=60～200S，D=0S；4、对温度调节（T）：一般P=120～260%，I=50～200S，D=20～60S；上述参数是经验性的东西，不是绝对的。
PID控制原理与参数整定方法
PID控制原理与参数整定方法一、概述PID是比例-积分-微分控制的简称，也是一种控制算法，其特点是结构改变灵活、技术成熟、适应性强。
对一个控制系统而言，由于控制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论综合分析要耗费很大的代价，却不能得到预期的效果，所以人们往往采用PID调节器，根据经验在线整定参数，以便得到满意的控制效果。
随着计算机特别是微机技术的发展，PID控制算法已能用微机简单实现，由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善。
我们阳江基地有数以千计的采用PID控制的调节器，用于温度控制、压力控制、流量控制，在塑杯及灌装生产过程中，发挥着重要的作用。
因此，学习PID控制的基本原理，合理的设计PID控制系统，用好、维护好这些调节器，对提高产品质量，降低废品率，节约能源具有十分重要的意义。
本课程从系统的角度，采用多种分析方法，详细讲解经典PID控制的基本原理和PID参数的整定方法，简介现代数字PID控制思想，希望对大家使用PID调节器有所帮助。
二、调节系统的品质和特性一个调节系统的品质可以用静态品质和动态品质来衡量。
所谓静态品质就是系统稳定后，被控参数与给定值间的差值的大小。
偏差愈大则静差愈大，静差愈小静态品质愈好。
当系统受到扰动后或整定在一个新值时需要在较短时间内过渡到稳定，不发生振荡和发散，这便是衡量系统动态特性的指标。
一个好的调节系统应该二个品质都好。
但动静态品质往往是相互矛盾的，要静差小，系统的放大倍数就要大，系统放大倍数愈大则系统愈不稳定，即动态品质不好。
图1-1收敛型1图1-2收敛型2图1-3发散型落图1-4振荡型图1-1至1-4是几种典型的控制曲线，只有图1-1表示动静态品质都好。
一般的调节系统都具有惯性和滞后两种特性/只是大小不同而已。
这两个特性应从控制对象，控制作用这两个方面去理解。
弄懂以上关于调节系统的几个基本概念，对于理解PID控制的原理有很大的帮助。
pid控制及pid参数设定
授课内容：
• • • •
自动控制原理的一般概念 控制系统的性能指标 P、I、D在控制系统中的作用 PID参数整定方法
1 自动控制规律的一般概念
• 所谓自动控制，就是指在没有人直接参与的情况
下，利用控制器使被控对象(如机器、设备和生产 过程)的某些物理量(或工作状态)能自动地按照预 定的规律变化(或运行)。完成这一过程的所有元 件与装置组成的整体就称为自动控制系统。
2、PID=Proportion Integration Differentiation
按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器简称为 pid调节器，是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一 种调节器。Pid调节器结构简单，参数易于调整，在长期 应用中已积累了丰富的经验。特别在工业过程中，由于控 制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数又经常发生 变化，运用现代控制理论分析综合要耗费很大代价进行模 型辨识，但往往不能得到预期的效果，所以人们常采用 PID调节器，并根据经验进行在线整定。由于软件系统的 灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善。 2.1 模拟PID调节器 PID调节器是一种线性调节器，这种调节器是将设定 值w与实际输出值y进行比较构成控制偏差 • e=w–y • 并将其比例、积分、微分通过线性组合构成控制量（如图 4-11-1所示），所以简称为PID调节器。
1.3.2. 稳态响应 如果一个线性系统是稳定的，那么从任何初始条件 开始，经过一段时间就可以认为它的过渡过程已经结束， 进入了与初始条件无关而仅由外作用决定的状态，即稳态 响应。所以稳态响应是指当t 趋于无穷大时系统的输出状 态。稳态响应表征系统输出量最终复现输入量的程度，提 供系统有关稳态误差的信息，用稳态性能来描述。 由此可见，线性控制系统在输入信号作用下的性能 指标，通常由动态性能和稳态性能两部分组成。 1.3.3 稳态性能指标 稳态性能指标是表征控制系统准确性的性能指标，是一 项重要的技术指标，通常用稳态下输出量的期望值与实际 值之间的差来衡量，称为稳态误差。如果这个差是常数， 则称为静态误差，简称静误差或静差。稳态误差是系统控 制精度或抗扰动能力的一种度量。
PID控制算法精华和参数整定三大招
PID控制算法精华和参数整定三大招PID是闭环控制算法在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器是应用最为广泛的一种自动控制器。
它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。
PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。
因此要实现PID算法，必须在硬件上具有闭环控制，就是得有反馈。
比如控制一个电机的转速，就得有一个测量转速的传感器，并将结果反馈到控制路线上，下面也将以转速控制为例。
PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法但并不是必须同时具备这三种算法，也可以是PD,PI,甚至只有P算法控制。
我以前对于闭环控制的一个最朴素的想法就只有P控制，将当前结果反馈回来，再与目标相减，为正的话，就减速，为负的话就加速。
现在知道这只是最简单的闭环控制算法。
PID控制器结构PID控制系统原理结构框图对偏差信号进行比例、积分和微分运算变换后形成一种控制规律。
“利用偏差，纠正偏差”。
模拟PID控制器模拟PID控制器结构图PID控制器的输入输出关系为：比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法各有作用比例，反应系统的基本(当前)偏差e(t)，系数大，可以加快调节，减小误差，但过大的比例使系统稳定性下降，甚至造成系统不稳定;积分，反应系统的累计偏差，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，直至无误差;微分，反映系统偏差信号的变化率e(t)-e(t-1)，具有预见性，能预见偏差变化的微分，反映系统偏差信号的变化率e(t)-e(t-1)，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，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。
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控制器设计与参数整定方法综述
PID控制器设计与参数整定方法综述一、本文概述本文旨在全面综述PID（比例-积分-微分）控制器的设计与参数整定方法。
PID控制器作为一种广泛应用的工业控制策略，其设计的优劣直接影响到控制系统的性能和稳定性。
因此，深入理解并掌握PID控制器的设计原则与参数整定方法，对于提高控制系统的性能具有非常重要的意义。
本文将首先介绍PID控制器的基本原理和组成结构，包括比例、积分和微分三个基本环节的作用和特点。
在此基础上，详细阐述PID控制器设计的一般步骤和方法，包括确定控制目标、选择控制算法、设定PID参数等。
本文还将重点介绍几种常用的PID参数整定方法，如Ziegler-Nichols法、Cohen-Coon法以及基于优化算法的参数整定方法等，并对这些方法的优缺点进行比较分析。
本文将结合具体的应用实例，展示PID控制器设计与参数整定方法在实际工程中的应用效果，以期为读者提供有益的参考和借鉴。
通过本文的阅读，读者将能够全面了解PID控制器的设计与参数整定方法，掌握其在实际应用中的技巧和注意事项，为提高控制系统的性能和稳定性提供有力的支持。
二、PID控制器的基本原理PID（比例-积分-微分）控制器是一种广泛应用于工业控制系统的基本控制策略。
它的基本工作原理是基于系统的误差信号（即期望输出与实际输出之间的差值）来调整系统的控制变量，以实现对系统的有效控制。
PID控制器的核心在于其通过调整比例、积分和微分三个环节的参数，即比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，来优化系统的动态性能和稳态精度。
比例环节（P）根据误差信号的大小成比例地调整控制变量，从而直接减少误差。
积分环节（I）则是对误差信号进行积分，以消除系统的静态误差，提高系统的稳态精度。
微分环节（D）则根据误差信号的变化趋势进行预测，提前调整控制变量，以改善系统的动态性能，抑制过冲和振荡。
PID控制器的这三个环节可以单独使用，也可以组合使用，以满足不同系统的控制需求。
PID控制最通俗的解释与PID参数的整定方法
PID控制最通俗的解释与PID参数的整定方法PID控制是一种经典的反馈控制算法，常用于工业自动化领域。
它的基本原理是根据系统的偏差值、积分项和微分项来调整输出控制信号，以实现对系统状态的控制。
在工业领域，PID控制常用于调节温度、压力、流量等参数，以及机器人、无人驾驶车辆等设备的姿态控制。
PID控制的通俗解释是通过将系统的目标与实际输出进行比较，并根据比较结果对输出信号进行调整，使得系统的输出接近目标值。
为了更好地说明PID控制的原理，我们可以将其比喻为一个驾驶员在驾驶汽车时的控制方式。
驾驶员观察车速表，目标是将车速调整到指定的速度，那么驾驶员会采取以下几个步骤来实现控制：1. 比较目标速度与实际速度的差异：驾驶员观察车速表上的显示，将目标速度与实际速度进行比较，得到一个偏差值。
如果目标速度是60km/h，而实际速度是50km/h，那么偏差值就是10km/h。
2.调整加速或刹车力度：根据偏差值，驾驶员会调整加速或刹车的力度，以使得车速逐渐接近目标速度。
当偏差值为正时，表示实际速度低于目标速度，驾驶员会增加油门的踩下程度；当偏差值为负时，表示实际速度高于目标速度，驾驶员会减小油门的踩下程度或踩刹车。
3.跟随目标速度调整力度：为了更加精确地调整车速，驾驶员不仅会根据当前的偏差值调整力度，还会考虑过去的偏差值。
如果过去一段时间内车速一直低于目标速度，表示驾驶员的力度不够，那么他会进一步增加油门的踩下程度；反之，如果过去一段时间内车速一直高于目标速度，表示驾驶员的力度过大，那么他会稍微减小油门的踩下程度。
通过上述步骤的不断迭代，驾驶员可以逐渐将车速调整到目标速度，并保持在目标速度附近，从而实现了对车速的控制。
这种驾驶员调整车速的方式就类似于PID控制的基本原理。
PID参数的整定指的是确定PID控制器中的比例系数（Proportional）、积分系数（Integral）和微分系数（Derivative）。
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控制器的原理与参数调节
PID控制器的原理与参数调节PID控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller）是一种常用的自动控制算法。
本文将介绍PID控制器的原理，并探讨其参数调节方法。
一、PID控制器原理PID控制器是基于反馈原理的控制算法，通过不断测量目标系统的状态，并根据实际误差来调节输出控制信号，以使系统的输出尽可能接近期望值。
PID控制器由三个参数组成：比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td。
它们分别对应于控制器的三部分：比例部分、积分部分和微分部分。
1. 比例部分（Proportional）比例控制部分根据系统当前的误差进行调节。
比例增益Kp越大，系统的响应速度越快，但过大的增益可能导致系统产生超调或振荡的现象。
2. 积分部分（Integral）积分控制部分根据系统历史误差的累积值进行调节。
积分时间常数Ti越大，系统越稳定，但过大的积分时间可能导致系统对误差的响应过慢。
3. 微分部分（Derivative）微分控制部分根据当前误差的变化率进行调节。
微分时间常数Td 越大，系统对误差的变化越敏感，但过大的微分时间可能导致系统产生过冲。
综上所述，PID控制器的输出可以表示为：C(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，C(t)为控制器的输出，e(t)为系统当前误差，Kp、Ki、Kd为控制器的参数。
二、PID控制器的参数调节PID控制器的参数调节是为了优化系统的控制性能，通常可以通过试验、实验和理论分析等方法得出最佳参数。
常用的参数调节方法包括以下几种：1. 手动调节法手动调节法是最直观和简单的方法。
通过观察系统的响应曲线，逐步调节比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td，使系统的超调量、响应速度和稳定性达到最佳状态。
但这种方法需要经验和耐心，并且耗费时间。
2. Ziegler-Nichols方法Ziegler-Nichols方法是一种经验性的整定方法，通过系统的开环响应曲线来确定参数。
介绍pid的三个参数在实际控制系统中的作用（精简篇）
介绍PID的三个参数在实际控制系统中的作用介绍PID的三个参数在实际控制系统中的作用PID调节是连续系统中技术最成熟,应用最广泛的一种调节方式。
PID调节的实质就是根据输入的偏差值按比例、积分、微分的函数关系进行运算。
运算结果用于控制输出。
? 在实际应用中，根据被控对象的特性和控制要求，可灵活的改变PID结构，取其中的一部分环节构成控制规律，如比例调节、比例积分调节、比例积分微分调节等，特别在计算机控制系统中，更可以灵活运用，以充分发挥微型机的作用。
PID调试最困难的部分是参数的设定与调整，即指系统PID参数整定方法。
? 介绍了PID的三个参数在实际控制中的作用如何设定与调整，及在实际中如何应用。
提出了并实际验证了系统PID现场实验整定法在基于单片机基于键盘设定的温度控制系统中实现PID控制的可行性。
? 1 系统设计原理及功能? 本系统采用典型的反馈式温度控制系统，数字控制器的功能由AT89C51单片机实现。
温度控制系统由DS18B20单总线传感器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。
其中，热敏电阻选用器mf12-26型号，它将温度信号转变为阻值变化信号再经电桥变为0~5v标准电压信号，以供A/D转换用。
转换后的数字量与与炉温的给定值数字化后进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差。
炉温的设定值由键盘输入。
由单片机构成的数字控制器按最小拍进行计算，计算出所需要的控制量。
数字控制器的输出经标度变换后送给由p3.0通过t0调制的pm波送至ssr,从而改变电烤箱单位时间内电压导通的百分比,从而控制电烤箱加热功率，起到调温的作用。
温度控制系统的硬件设计图分别如图1。
? 1.控制模块：采用ATMEL公司的AT89C51作为控制器的方案；2.温度采集模块：采用数字式温度传感器DS18B20；3.开关电路：采用固态继电器继电器；4.键盘和显示模块：采用独立式键盘；5.电源模块：采用过滤，滤波，稳压等电路实现。
PID控制原理及参数整定方法
PID控制原理及参数整定方法PID控制是一种经典的控制策略，广泛应用于各种工业自动化系统。
其通过比较设定值与实际输出值，根据误差及其变化趋势，实时调整控制器的参数，以达到期望的控制效果。
本文将详细介绍PID控制原理及参数整定方法，旨在帮助读者更好地理解和应用PID控制。
PID控制模型是由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个环节组成的。
在工业自动化中，PID控制器作为一种核心组件，用于维持系统输出值与设定值之间的误差为最小。
PID控制器具有结构简单、稳定性好、易于实现等优点，因此被广泛应用于各种工业控制系统中。
PID控制原理基于控制系统的稳态误差，通过比例、积分和微分三个环节的作用，达到减小误差的目的。
比例环节根据误差信号的大小，产生相应的控制输出；积分环节根据误差信号的变化率，进一步调整控制输出；微分环节则根据误差信号的变化趋势，提前进行控制调整，以迅速消除误差。
PID参数整定的目的是选择合适的控制器参数，以满足系统的动态性能和稳态性能要求。
整定过程中，需要合理调整比例系数、积分时间和微分增益等参数。
其中，比例系数主要影响系统的稳态误差；积分时间用于控制积分环节的灵敏度；微分增益则决定了微分环节的作用强度。
针对不同的控制对象和系统要求，需要灵活调整这些参数，以获得最佳的控制效果。
以某化工生产线的液位控制为例，说明PID控制原理及参数整定的应用。
在此案例中，液位控制器通过比较设定值与实际液位值的误差，实时调整进料泵的转速，以维持液位稳定。
选择一个合适的比例系数Kp，使得系统具有较快的响应速度；调整积分时间Ti，以避免系统出现稳态误差；适当微分增益Kd的设定，可以改善系统的动态性能。
通过合理的参数整定，液位控制系统可以取得良好的控制效果。
然而，若比例系数过大，系统可能会出现振荡现象；若积分时间过长，系统可能无法达到预期的稳态性能；若微分增益过强，系统可能会对噪声产生过度反应。
因此，在参数整定过程中，需要根据实际情况进行反复调整，以达到最佳的控制效果。
自动化控制系统中的PID调节器设计与参数配置
自动化控制系统中的PID调节器设计与参数配置在自动化控制系统中，PID（比例-积分-微分）调节器是一种常见且重要的控制机制。
它通过对系统输出与预期设定值之间的差异进行计算，使得系统能够实时调整输入信号以使输出更加稳定。
本文将详细介绍PID调节器的设计原理和参数配置方法。
一、PID调节器的设计原理PID调节器是基于反馈原理的控制器，通过不断对比被控对象的实际输出与期望输出之间的偏差，即误差，来调整输出信号，使误差趋向于零。
具体而言，PID调节器由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成。
1.比例控制（P）比例控制器根据误差的大小，按比例调整输出信号，即输出与误差成正比。
它能够快速响应系统的变化，但对于变异性较大的被控对象，单独使用比例控制往往无法将输出稳定在期望值附近。
2.积分控制（I）积分控制器根据误差的积分值，按一定比例调整输出信号，以消除偏差的累积效应。
积分控制能够消除稳态误差，但会导致系统的过冲和超调。
3.微分控制（D）微分控制器根据误差的变化率，按一定比例调整输出信号。
微分控制器可以预测系统的变化趋势，对快速变化的被控对象能够提供稳定的输出，但过度依赖微分控制可能导致噪声信号的放大。
二、参数配置方法PID调节器的性能取决于三个参数：比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）。
为了提高系统的响应速度和稳定性，需要对这些参数进行适当的配置。
1.比例增益（Kp）比例增益决定了输出与误差之间的关系，过大或过小的Kp值都会导致系统的不稳定。
一般情况下，可以通过试探法逐渐增加Kp值，观察输出的响应速度和稳定性，找到合适的值。
此外，比例增益也可以根据被控对象的特性进行计算，如增益裕度法等。
2.积分时间（Ti）积分时间决定了积分控制的灵敏度，过大的Ti值会导致系统的超调和震荡，过小的Ti值则会导致系统的稳态误差。
一般而言，可以通过调整Ti值来平衡系统的响应速度和稳态误差。
较小的Ti值适合要求较高的响应速度，而较大的Ti值适合要求较低的稳态误差。
PID调节原理与PID参数整定方法
PID调节原理与PID参数整定方法PID调节原理与参数整定方法是自动控制系统中常用的调节算法和方法之一、PID调节器是一种反馈调节控制器，利用当前的偏差值、偏差累积值和偏差变化率来产生控制输出，进而改变被控对象的状态，使其尽可能地满足设定值。
PID调节器由三个部分组成：比例（P）调节器、积分（I）调节器和微分（D）调节器。
P调节器根据偏差值来产生控制信号；I调节器根据偏差累积值来产生控制信号；D调节器根据偏差变化率来产生控制信号。
这三个调节器的输出都与偏差成比例，然后将它们相加得到最终的控制输出。
PID控制器的数学表达式为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)是控制输出,Kp、Ki和Kd是调节器的增益参数，e(t)是偏差，t是时间。
参数整定是指选择合适的PID控制参数以实现系统良好性能。
对于PID参数整定，常用的方法有以下几种：1.经验法：根据经验和实际应用中相似系统的参数进行估计和调整。
这种方法简单易行，但对于不同系统的参数整定效果不一致。
2. Ziegler-Nichols方法：此方法通过实验获取系统的临界增益（Kcr）和临界周期（Pcr），然后根据不同的整定规则选择PID参数。
常用的整定规则有：P控制器（Kp = 0.5 * Kcr）、PI控制器（Kp = 0.45* Kcr，Ki = 1.2 / Pcr）和PID控制器（Kp = 0.6 * Kcr，Ki = 2 / Pcr，Kd = 8 / Pcr）。
3.最小二乘法：通过最小化系统的输出与设定值之间的误差，来确定合适的PID参数。
这种方法需要进行大量的计算，适用于精确调节和要求高性能的系统。
4.频响法：通过系统的频率响应曲线来进行参数整定。
此方法需要对系统进行频率扫描，可以获得系统的幅频特性和相频特性，然后根据相应的调节规则选择PID参数。
总结来说，PID调节原理是利用当前的偏差值、偏差累积值和偏差变化率来产生控制输出；而PID参数整定方法可以通过经验法、Ziegler-Nichols方法、最小二乘法和频响法等多种方法来选择合适的参数，以实现系统的稳定性和性能要求。
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。
自动化控制中的PID控制器设计与参数调整
自动化控制中的PID控制器设计与参数调整在自动化控制领域中，PID控制器是一种常用的控制器类型，其设计和参数调整对系统的稳定性和性能具有重要影响。
本文将介绍PID 控制器的设计原理、参数调整方法和实际应用。
一、PID控制器设计原理PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成，其输入为误差e(t)和控制器输出u(t)。
PID控制器的计算公式如下：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益，目的是通过对误差的处理来使系统达到期望的稳态和动态响应。
比例控制（P）：比例增益Kp对误差的大小进行线性放大，可以快速响应系统变化，但容易导致稳定性问题。
若比例增益过大，容易产生震荡；若比例增益过小，容易导致控制效果不佳。
积分控制（I）：积分增益Ki对误差的时间积分，通过累积误差来调整系统的稳态性能。
积分控制可以消除稳态误差，但过大的积分增益会引入超调和振荡。
微分控制（D）：微分增益Kd对误差的变化率进行响应，可以提高系统的动态响应速度和抑制震荡。
然而，过大的微分增益会引入噪声放大，使系统变得不稳定。
二、PID控制器参数调整方法为了达到理想的控制效果，需要适当调整PID控制器的参数。
常用的PID参数调整方法有以下几种：1. 手工调整法：根据经验和试错法，逐步调整比例、积分和微分增益，以求得最优参数。
这种方法需要经验和反复试验，容易受到操作人员主观因素的影响。
2. Ziegler-Nichols方法：该方法通过系统的临界增益和临界周期来确定PID参数。
首先将比例增益增加至震荡临界点，然后测量震荡的周期，根据临界周期确定积分时间常数和微分时间常数。
3. 级联调整法：将系统分为两级，外环为快速响应的比例控制器，内环为慢速响应的PID控制器。
先调整外环的比例增益，再调整内环的PID参数，以达到更好的控制效果。
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是比例、积分、微分的简称，PID控制的难点不是编程，而是控制器的参数整定。
参数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义，PID控制的原理可以用人对炉温的手动控制来理解。
阅读本文不需要高深的数学知识。
1．比例控制有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温，可以获得非常好的控制品质，PID控制与人工控制的控制策略有很多相似的地方。
下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。
假设用热电偶检测炉温，用数字仪表显示温度值。
在控制过程中，操作人员用眼睛读取炉温，并与炉温给定值比较，得到温度的误差值。
然后用手操作电位器，调节加热的电流，使炉温保持在给定值附近。
操作人员知道炉温稳定在给定值时电位器的大致位置（我们将它称为位置L），并根据当时的温度误差值调整控制加热电流的电位器的转角。
炉温小于给定值时，误差为正，在位置L的基础上顺时针增大电位器的转角，以增大加热的电流。
炉温大于给定值时，误差为负，在位置L的基础上反时针减小电位器的转角，并令转角与位置L的差值与误差成正比。
上述控制策略就是比例控制，即PID控制器输出中的比例部分与误差成正比。
闭环中存在着各种各样的延迟作用。
例如调节电位器转角后，到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的时间延迟。
由于延迟因素的存在，调节电位器转角后不能马上看到调节的效果，因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。
比例控制的比例系数如果太小，即调节后的电位器转角与位置L的差值太小，调节的力度不够，使系统输出量变化缓慢，调节所需的总时间过长。
比例系数如果过大，即调节后电位器转角与位置L的差值过大，调节力度太强，将造成调节过头，甚至使温度忽高忽低，来回震荡。
增大比例系数使系统反应灵敏，调节速度加快，并且可以减小稳态误差。
但是比例系数过大会使超调量增大，振荡次数增加，调节时间加长，动态性能变坏，比例系数太大甚至会使闭环系统不稳定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
临界比例度法参数对照表
衰减曲线法参数对照表
1 经验法 针对被控变量类型的不同，选择不同的PID参 数初始值，投运后再作调整。尽管简单，但即 使对于同一类型的被控变量，如温度系统，其 控制通道的动态特性差别可能很大。
2 临界比例度法
步骤： （1）先将切除PID控制器中的积分与微分作用，取比 例增益KC较小值，并投入闭环运行； （2）将KC由小到大变化，对应于某一KC值作小幅度的 设定值阶跃响应，直至产生等幅振荡； （3）设等幅振荡时所对应的振荡周期为Tcr、控制器增 益Kcr ，再根据控制器类型选择PID参数 局限性：生产过程有时不允许出现等幅振荡，或者无 法产生等幅振荡。
qo(t)
化情况），而要求液位与出料 同时“均匀”地变化。
均匀控制系统的特点
• 与常规的定值控制系统不同，而对被控变量 (CV)与控制变量(MV)都有平稳的要求； • 为解决CV与MV都希望平稳这一对矛盾，只能 要求CV与MV都渐变。均匀控制通常要求在最 大干扰下，液位在贮罐的上下限内波动，而流 量应在一定范围内平缓渐变。 • 均匀控制指的是控制功能，而不是控制方案。
经验法 ：先 纯比例作用调节比例系数，使系统稳定 ；然后加入积分,减 小比例，调积分使系统稳定；最后加微分，使系统稳定。
临界比例度法：在纯比例条件下,求取等幅振荡下的 Kmax 和 T ，按下表 计算参数。
衰减曲线法：在纯比例条件下,求取4:1衰减振荡下的 K 和 T，按下表计算 参数.
y
y
y
t
t
t
y(t)
x
y(t)
t
阶跃扰动下定值系统过渡过程
t
阶跃设定变化下随动系统过渡过程
增益 Kc 的增大，使系统的调节作用增强，但稳 定性下降（当系统稳定时，调节频率提高、最 大偏差下降）；
Ti 对系统性能的影响
积分作用的增强（即Ti 下降），使系统消除余 差的速度增强，但稳定性下降；
（3）常规PID参数整定方法
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照： 温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s 压力P: P=30~70%,T=24~180s, 液位L: P=20~80%,T=60~300s, 流量L: P=40~100%,T=6~60s。 常用口诀： 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
控制方案与PID参数整定
主讲人：刘宝珠
1. 1.1 控制系统组成
• 单回路控制系统由控 制器、控制阀、测量 变送器和受控对象四 部分组成。
设定值R 偏差e
• 名词术语及各环节功能 • 受控对象：控制系统中反 映操纵变量、扰动与受控 变量之间关系的环节。 • 控制阀：系统末级控制元 件，执行器。
扰动f
控制器 GC(s)
控制变量u
控制阀 GV(s)
操纵变量z
受控对象 GP(s)
受控变量y
测量值e
检测变送器 GM(s)
二. 均匀控制系统
当塔甲的进料量变化时， 希望塔甲的液位h(t)与出料 qo(t)
qi(t) 塔 甲 h(t) NhomakorabeaLC塔 乙
同时平稳，以确保后续设备进
料波动的减少。
这完全不同于单纯的液位 控制系统（那里只关心液位的 平稳，而不关注控制变量的变