PID控制(一)课件
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pid控制PPT课件
k
Kpe(k)Ki e(j)Kde(k)e(k1) j0
式中，u(k)为第k次采样时刻的控制器的输出值； e (k-1)和e (k)分别为第(k-1)次和第k次采样时刻的偏差值。
只要采样周期T足够小，数字PID控制与模拟PID控制就会十分
精确的接近。
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12
1.2.2 增量式PID控制算法
e(k )
0 e(k )
e(k) e0 e(k) e0
式中，e(k)为位置跟踪偏差，e0是一个可调参数，其 具体数值可根据实际控制对象由实验确定。若e0值 太小，会使控制动作过于频繁，达不到稳定被控对象
的目的；若e0太大，则系统将产生较大的滞后。
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1.2.9 带死区的PID控制算法
1.1 PID控制原理
闭环控制系统原理框图
图中所示为控制系统的一般形式。被控量y(t)的检测值c(t)与给定值r(t) 进行比较，形成偏差值e(t)，控制器以e(t)为输入，按一定的控制规律 形成控制量u(t)，通过u(t)对被控对象进行控制，最终使得被控量y(t)运 行在与给定值r(t) 对应的某个非电量值上。
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1
1.1 PID控制原理
模拟PID控制系统原理框图
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3
1.1 PID控制原理
PID控制器各环节的作用如下：
（1）比例环节的数学式表示是:
Kp e(t)
在模拟PID控制器中，比例环节的作用是对偏差量e(t)瞬间 作出反应, 产生相应的控制量u(t)，使减少偏差e(t)向减小的 方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数Kp， Kp越大， 控制作用越强，则过渡过程越快，控制过程的静态偏差ess 也就越小,但是Kp越大，也越容易产生振荡，增加系统的超 调量，系统的稳定性会变差。
《PID控制原理》课件
智能PID控制器
随着人工智能技术的发展，将人工智能算法与PID控制器相结合，形成智能PID控制器，可以自动调整PID控制器的参数，提高控制效果。
自适应PID控制器
自适应PID控制器可以根据系统参数的变化自动调整PID控制器的参数，提高系统的适应性和鲁棒性。
多变量PID控制器
多变量PID控制器可以同时控制多个变量，提高系统的控制精度和效率。
02
CHAPTER
PID控制器的参数整定
PID控制器参数对系统性能的影响
PID控制器的参数直接决定了系统的响应速度、超调量、调节时间和稳定性等性能指标，因此合理整定PID控制器参数对控制系统至关重要。
PID控制器参数与系统动态特性的关系
PID控制器参数的选择与系统的动态特性密切相关，不同的系统需要不同的PID参数配置，以实现最佳的控制效果。
根据系统特性选择合适的PID控制器参数
不同类型的系统具有不同的动态特性，需要根据系统的具体情况选择合适的PID参数。例如，对于快速响应系统，应选择较大的比例增益和较小的积分时间常数；对于慢速响应系统，应选择较小的比例增益和较大的积分时间常数。
逐步调整PID控制器参数
在调整PID控制器参数时，应遵循逐步调整的原则，先调整比例增益，再调整积分时间常数和微分时间常数。每次调整后都需要观察系统的响应特性，根据实际情况进行调整。
微分环节
比例环节
根据误差信号的大小，成比例地调整输出信号。当误差较大时，输出信号也相应增大，以迅速减小误差；当误差较小时，输出信号逐渐减小，以避免超调。
积分环节
对误差信号进行积分运算。积分环节的作用是消除静差，提高系统的控制精度。通过积分运算，可以逐渐减小误差，直到误差为零。
微分环节
Pid控制直流双闭环调速系统ppt课件
比例部分
比例部分的数学式表示是：Kp*e(t)
在模拟 PID 控制器中，比例环节的作用是对偏差瞬间作 出反应。偏差一旦产生控制器立即产生控制作用，使控制量 向减少偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数 Kp ，比例系数Kp越大，控制作用越强，则过渡过程越快， 控制过程的静态偏差也就越小；但是Kp越大，也越容易产生 振荡，破坏系统的稳定性。故而，比例系数Kp选择必须恰当， 才能过渡时间少，静差小而又稳定的效果。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
直流双闭环调速系统
单闭环直流调速系统 同开环调速系统一样，转速闭环调速系统
中电机的转速大小受转速给定电压Un*控制， 给定电压为零时，电机停止；给定电压增大 时，电机转速升高；给定电压减小时，电机 转速下降。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
整定方法
凑试法 临界比例法 经验法
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
这种算法的缺点是：由于全量输出，所以每次 输出均与过去状态有关，计算时要对ek进行累加，工作 量大；并且，因为计算机输出的uk对应的是执行机构的 实际位置，如果计算机出现故障，输出的u将大幅度变 化，会引起执行机构的大幅度变化，有可能因此造成严 重的生产事故，这在实生产际中是不允许的。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
变频器课件PID控制功能PPT教学课件
2020/12/11
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• （3）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）成正比关系。自动控 制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡 甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性环节或 滞后环节，其变化总是落后于误差的变化。
• 解决的办法是使抑制误差的作用变化“超前”， 即在误差接近于零时，抑制误差仅是放大误差的 幅值，而目前需要增加的是微分项。它能预测误 差变化的趋势。
• PI控制是由比例控制（P）和积分控制（I）组合 成的，根据偏差及时间变化，产生一个执行量。PI 运算是P和I运算之和。
• ②PD控制。
• PD控制是由比例控制（P）和微分控制（D）组 合成的，根据改变动态特性的偏差速率，产生一个 执行量。PD运算是P和D运算之和。
• ③PID控制。
• 利用PI控制和PD控制的优点组合成的控制。 PID运算是P、I和D三个运算的总和。
•
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• 为调试简便起见，一般在供排水、流量控制中只需用P、I 控制即可，D参数较难确定，它容易和干扰因素混淆，在 此类场合也无必要，通常用在温度控制场合。
• PI参数中，P是最为重要的，定性的讲，由于P=1/KP，
所以P越小系统的反应越快，但过小的话会引起振荡而影 响系统的稳定，它起到稳定测量值的作用。
•
XG＝KP（XT－XF）
• 式中，
• XG——频率给定信号； • XT——目标信号； • XF——反馈信号； • KP——放大倍数，也叫比例增益。
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• 对于变频器来说，比例控制实际上就是 将偏差信号（XT－XF）放大了KP倍后再作 为频率给定信号。
•
《PID控制原理》课件
PID调节器
PID调节器的设计方法多种多样。本节将介绍手动调节法和自动调节法，以及它们在不同情况下的应用。
PID控制器的设计与应用
了解PID控制器的稳定性和性能分析，以及参数选取方法对于在实际工程中应用PID控制器至关重要。
结论
PID控制器有其优点和缺点。本节将总结这些，并展望PID控制器的未来发展 方向。
参考文献
掌握PID控制原理所需要的理论基础、应用知识以及T课件
简介
PID控制器是自动控制领域中常用的控制算法之一。本节将介绍PID控制器的 概述、应用场景以及与传统控制器的区别。
PID控制器原理
在PID控制器中，P（比例）、I（积分）、D（微分）控制器起着重要的作用。了解这些基本原理是理 解PID控制器工作方式的关键。
《PID控制算法》课件
PID控制算法基于三个控制器的组合：比例控制器（P），积分控制器（I）， 以及微分控制器（D）。这种组合可以有效减小偏差、消除震荡。
P、I、D控制器的作用及特点
比例控制器（P）根据当前偏差与设定值的比例调整输出；积分控制器（I）根 据偏差的历史累积值调整输出；微分控制器（D）根据偏差变化的速度调整输 出。
使用PID控制算法，精确控制 机器人臂的运动，实现复杂 组装任务。
温度控制系统
应用PID控制算法，调节加热 器的功率，使系统保持恒定 的温度。
无人机稳定
利用PID控制算法，实现无人 机的稳定飞行，提高飞行控 制的响应性。
总结与展望
PID控制算法是一种重要的控制方法，具有广
《PID控制算法》PPT课件
PID控制算法是一种常用的控制方法，用于调节系统的输出。本课件将介绍PID 控制算法的原理、作用及特点，以及应用领域和优化方法。
PID控制算法简介
PID控制算法是一种反馈控制方法，通过比较实际输出与期望输出的差异，调 整控制器输出，最终使系统达到稳定状态。
PID控制算法的原理
PID控制算法的应用领域
PID控制算法广泛应用于工业自动化、电子设备、汽车控制系统、机器人等领 域。它具有简单可靠、适用性强的特点。
优化PID控制算法的方法
为了提高PID控制算法的性能，可以采用参数整定、自适应PID控制、鲁棒PID控制等方法，根据实 际需求进行优化。
PID控制算法实例分析
机器人臂控制
P、I、D控制器的作用及特点
比例控制器（P）根据当前偏差与设定值的比例调整输出；积分控制器（I）根 据偏差的历史累积值调整输出；微分控制器（D）根据偏差变化的速度调整输 出。
使用PID控制算法，精确控制 机器人臂的运动，实现复杂 组装任务。
温度控制系统
应用PID控制算法，调节加热 器的功率，使系统保持恒定 的温度。
无人机稳定
利用PID控制算法，实现无人 机的稳定飞行，提高飞行控 制的响应性。
总结与展望
PID控制算法是一种重要的控制方法，具有广
《PID控制算法》PPT课件
PID控制算法是一种常用的控制方法，用于调节系统的输出。本课件将介绍PID 控制算法的原理、作用及特点，以及应用领域和优化方法。
PID控制算法简介
PID控制算法是一种反馈控制方法，通过比较实际输出与期望输出的差异，调 整控制器输出，最终使系统达到稳定状态。
PID控制算法的原理
PID控制算法的应用领域
PID控制算法广泛应用于工业自动化、电子设备、汽车控制系统、机器人等领 域。它具有简单可靠、适用性强的特点。
优化PID控制算法的方法
为了提高PID控制算法的性能，可以采用参数整定、自适应PID控制、鲁棒PID控制等方法，根据实 际需求进行优化。
PID控制算法实例分析
机器人臂控制
PID讲解理论ppt课件
个小电机带一台水泵进行压力闭环控制，一般只用PI控制。P=1-10，
I=0.1-1，D=0，这些要在现场调试时进行修正的。
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图1 过程过渡质量指示图
上图是过程过渡质量指示图，也是干扰作用影响下的过渡过程， 用过渡过程衡量系统质量时，常用的指标有：
衰减比：前后两个峰值的比，如图1中的B：B’
余差： 就是过渡过程终了时的残余偏差，如图1中的C
微分（D）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。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。
I是解决动作响应的速度快慢的，可消除系统稳态误差，I变大时 响应速度变慢，反之则快；
D是消除静态误差的，提高系统动态特性，（减少超调量和反应
时பைடு நூலகம்），一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。
3
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TIC：P=20~60%，I=180~600s，D=3-180s； 压力PIC： P=30~70%，I=24~180s； 液位LIC： P=20~80%，I=60~300s； 流量FIC： P=40~100%，I=6~60s。
经验法简单可靠，但需要有一定现场运行经验，整 定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时，有多个整 定参数，反复试凑的次数增多，不易得到最佳整定参数。
5
下面以PID调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：
A. 让调节器参数积分系数I=0，实际微分系数D=0，控制系统投入
单回路PID控制课件PPT
智能窗帘能够根据室内光线和时间自动调节开合程度，提供舒适的居住
环境。
其他领域中的应用
无人机飞行控制
在无人机飞行控制中，PID控制器用于调节无人机的姿态、高度和速度等参数。通过传感器检测无人机的状态信 息，PID控制器输出相应的控制指令，确保无人机能够稳定、准确地完成各种任务。
机器人运动控制
在工业机器人和智能服务机器人中，PID控制器广泛应用于关节运动控制、轨迹跟踪和力控等领域。通过调节电 机的输入电压或电流，PID控制器能够使机器人关节运动的位置、速度和加速度达到期望的目标值，提高机器人 的运动性能和定位精度。
积分单元（I）
根据误差信号积分调节输 出，影响控制系统的稳态 误差。
微分单元（D）
根据误差信号的微分调节 输出，影响控制系统的动 态响应。
PID控制器的参数整定
比例系数（Kp）
调整系统增益，影响系统 响应速度和超调量。
积分系数（Ki）
调整系统稳态误差，影响 系统消除误差的速度。
微分系数（Kd）
调整系统动态响应，影响 系统对变化信号的响应速 度。
单回路PID控制系统
04
的调试与优化
系统调试的方法和步骤
设定参数
根据系统要求和工艺特性，选择 合适的PID参数，如比例增益、 积分时间常数和微分时间常数。
模拟测试
在模拟环境中对PID控制系统进 行测试，观察系统的响应特性 和稳定性。
现场测试
将PID控制系统安装到实际设备 上，进行现场测试，检查系统 的实际运行效果。
THANKS.
PID控制器的优缺点
优点
结构简单、稳定性好、调整方便 、易于实现等。
缺点
对参数整定要求较高，参数整定 不当可能导致系统性能下降；对 于某些非线性或时变系统，PID控 制效果不佳。
数字PID及其算法讲解ppt课件
二、PI调节器：
控制规律：
u(t)
k
p
e(t )
1 Ti
t
0
e(t
)dt
分析：1. 只要e(t)不为0就有控制作用，可
消除静差；
2. 其大小取决于Ti 。 缺陷：降低了响应速度。
三、PID调节器：
控制规律：
u (t )
k
p
e(t )
1 Ti
t
0 e(t)dt Td
de(t)
dt
分析：只要e(t)发生变化就产生控制作用，可以
微型计算机控制技术
§3.1 引言 典型的微机控制系统原理图
- 计算机
D/A
被控对象
A/D
一、从两个角度分析
1. A / D、计算机、D / A作为整体；与被控对象组成系统。 输入输出均为模拟量；看作连续变化 的模拟系统；用拉氏 变换分析；等效结构图如图a。 2. D / A、被控对象、A / D作为整体；与计算机组成系统。 输入输出均为数字量；看作离散系统；用z变换分析；等 效结构图如图b。
加快系统响应速度，缩短调节时间，减小
超调量。
各类模拟PID调节器对偏 差的阶跃变化的时间响应
e(t)
1
0 t0
t
u(t)
kp
P
u(t)
kp
I
P
u(t) D
kp
I
P
0 t0
t
微型计算机控制技术
§3.3.1 模拟PID调节器
总结：
对于模拟PID调节器， 在阶跃信号作用下，首先是 P、D作用，使控制作用加 强，然后再进行积分，直到 消除静差。模拟PID调节器 无论从静态、动态分析，其 控制品质都可以保证。
PID参数调节原理和整定方法ppt课件
34
13
纯P作用下的阶跃响应
纯P调节为有差调节 比例作用越强，稳态误差越小，响应快，但超调大
14
PI作用下的阶跃响应
引入积分，消除了余差 积分作用越强，响应速度越快，超调大，振荡加剧
15
PI作用下的阶跃响应
在同样积分作用下，减小比例作用，可增加系统稳定。
16
PD作用下的阶跃响应
引入微分项，提高了响应速度，增加了系统的稳定性， 但不能消除系统余差
D微分调节
D：微分调节
微分调节一般只与偏差的变化成比例，偏差变化越剧 烈，调节输出作用越强。从而及时抑制偏差增长，提 高系统稳定性。
微分调节主要用于调节对象有大的传递滞后和容量滞 后。（例如温度与大容量液位）
微分一般用微分时间表示，单位S，用TD表示。在实 际使用过程中，值越大作用越强。
要注意，微分调节器不能单独作用，必须配合使用，并且微分 调节无法消除余差，只对偏差变化速度有反应，与偏差大小无 关。
32
总结
控制回路自控的投用并不简单在于PID参 数的好坏，它与现场阀门响应速度及灵敏 度相关、测量的准确性息息相关；
因此希望优秀的工艺人员与用心的仪表人 员共同努力，共同提高我们国际化的大石 化自控率，同时也为减轻大家的劳动强度。
33
总结
PID参数整定顺口溜
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
PID参数调节原理和整定方法
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纯P作用下的阶跃响应
纯P调节为有差调节 比例作用越强，稳态误差越小，响应快，但超调大
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PI作用下的阶跃响应
引入积分，消除了余差 积分作用越强，响应速度越快，超调大，振荡加剧
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PI作用下的阶跃响应
在同样积分作用下，减小比例作用，可增加系统稳定。
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PD作用下的阶跃响应
引入微分项，提高了响应速度，增加了系统的稳定性， 但不能消除系统余差
D微分调节
D：微分调节
微分调节一般只与偏差的变化成比例，偏差变化越剧 烈，调节输出作用越强。从而及时抑制偏差增长，提 高系统稳定性。
微分调节主要用于调节对象有大的传递滞后和容量滞 后。（例如温度与大容量液位）
微分一般用微分时间表示，单位S，用TD表示。在实 际使用过程中，值越大作用越强。
要注意，微分调节器不能单独作用，必须配合使用，并且微分 调节无法消除余差，只对偏差变化速度有反应，与偏差大小无 关。
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总结
控制回路自控的投用并不简单在于PID参 数的好坏，它与现场阀门响应速度及灵敏 度相关、测量的准确性息息相关；
因此希望优秀的工艺人员与用心的仪表人 员共同努力，共同提高我们国际化的大石 化自控率，同时也为减轻大家的劳动强度。
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总结
PID参数整定顺口溜
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
PID参数调节原理和整定方法
【课件】7-3-1-PID控制PPT
K p 300, Ki 0 K p 30, Ki 70
K p 30, Ki 70 K p 300, Ki 70
左图显示了未加入和加入积分作用时的单位阶跃响应曲线。 加入积分作用时，需减小比例作用。右图显示了不减小比例作用 时的结果。加入积分作用的缺点：增加调整时间，降低快速性。 优点：消除稳态误差。如果希望系统各方面的性能指标都达到满 意的程度，一般要采取PID控制。
把原始的系统看作开环系统，加入比例积分控制器，并构 成闭环系统。闭环系统的结构图和传递函数分别为：
F (s)
Kp
Ki s
1
X (s)
s2 10s 20
X (s) F (s)
s3
10s 2
K ps Ki (20 K p )s
Ki
7.5 PID控制
考虑到加入积分作用会影响稳定性，因此，加入积分作用时， 要减小比例作用。加入比例积分控制器后的阶跃响应曲线图如下：
在低频区，主要是PI控制器起作用，用以提高系统型别，消 除或减小稳态误差；
在中、高频区，主要是PD控制器起作用，用以增大幅值穿 越频率和相位裕度，提高系统的响应速度。
因此，PID控制器可以全面地提高系统的性能。
7.5 PID控制
例：比例作用Kp对控制系统的影响。
D(s)
R(s) E(s) K p U (s)
PD控制器是超前校 正装置的一种简化形式。
利用PD控制器提供的相位超前，使系统的相位裕 度增大。而且，由于校正后系统的幅c 值穿越频率 增大，系统的响应速度变快了。
7.5 PID控制
6. 比例积分微分(PID)控制器
Gc
(s)
PIDPPT课件
7
三、 PID参数整定
工程整定参数方法 主要临界比例带法、衰减曲线法、反应曲线 法和经验法（现场凑试法）。在我们平台上 通常采用的是经验法。
8
三、 PID参数整定
如果过程的动态特性变化，例如可能由于 负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数 （Kp，Ki，Kd）就重新整定。
9
三、 PID参数整定
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
18
在工程实际中，应用最为广泛的调节阀 控制规律为比例、积分、微分控制，简称 PID控制，又称PID调节。PID控制器问世 至今已有近70年历史，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。
4
二、 PID控制的原理
比例（P）调节作用：是按比
例反应系统的偏差，系统一旦出现偏差， 比例调立即产生调节作用以减少偏差。
2
一、 控制系统简介
一个控制系统包括控制器、传感器、变 送器、执行机构、输入输出接口。不同的控 制系统，其传感器、变送器、执行机构不同。 比如压力控制系统要采用压力传感器。温度 控制系统的传感器就是温度变送器。我们平 有压力、温度、液位控制系统。执行机构都 采用的是fisher公司的调节阀。
3
二、 PID控制的原理
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
17
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
三、 PID参数整定
工程整定参数方法 主要临界比例带法、衰减曲线法、反应曲线 法和经验法（现场凑试法）。在我们平台上 通常采用的是经验法。
8
三、 PID参数整定
如果过程的动态特性变化，例如可能由于 负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数 （Kp，Ki，Kd）就重新整定。
9
三、 PID参数整定
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
18
在工程实际中，应用最为广泛的调节阀 控制规律为比例、积分、微分控制，简称 PID控制，又称PID调节。PID控制器问世 至今已有近70年历史，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。
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二、 PID控制的原理
比例（P）调节作用：是按比
例反应系统的偏差，系统一旦出现偏差， 比例调立即产生调节作用以减少偏差。
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一、 控制系统简介
一个控制系统包括控制器、传感器、变 送器、执行机构、输入输出接口。不同的控 制系统，其传感器、变送器、执行机构不同。 比如压力控制系统要采用压力传感器。温度 控制系统的传感器就是温度变送器。我们平 有压力、温度、液位控制系统。执行机构都 采用的是fisher公司的调节阀。
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二、 PID控制的原理
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
17
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
PID控制(一)PPT课件
• 此时比例带（比例度）δ与比例增益成反比，比例带小，
则较小的偏差就能激励调节器产生100%的开度变化，相应 的比例增益就大。
精选课件
15
比例控制的调节规律和比例带
②δ具有重要的物理意义 • u代表调节阀开度的变化量，δ就代表使调节阀开度改变
100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。
• 例如，若测量仪表的量程为100℃，则δ＝50% 就表示
精选课件
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比例带对于调节过程的影响
比例调节的特点： （1）比例调节的输出增量与输入增量呈一一对应的比例
关系，即：u = K e
（2）比例调节反应速度快，输出与输入同步，没有时间 滞后，其动态特性好。
（3）比例调节的结果不能使被调参数完全回到给定值， 而产生余差。
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比例带对于调节过程的影响
差就越小。
精选课件
19
比例带对于调节过程的影响
a)δ大
• 调节阀的动作幅度小，变 化平稳，甚至无超调，但 余差大，调节时间也很长
b)δ减小
• 调节阀动作幅度加大，被 调量来回波动，余差减小
c)δ进一步减小
• 被调量振荡加剧
d)δ为临界值
• 系统处于临界稳定状态
e)δ小于临界值
• 系统不稳定，振荡发散
在过程控制中，绝大部分都采用 PID控制。例外的情况有 两种。
• 一种是被控对象易于控制而控制要求又不高的，可以采用更 简单的开关控制方式。
• 另一种是被控对象特别难以控制而控制要求又特别高的情况， 这时如果 PID控制难以达到生产要求就要考虑采用更先进的 控制方法。
精选课件
7
比例调节(P调节)
• 比例控制的调节规律和比例带 • 比例控制的特点 • 比例带对控制过程的影响
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c)δ进一步减小
• 被调量振荡加剧
d)δ为临界值
• 系统处于临界稳定状态
e)δ小于临界值
u = Kc e
精
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比例控制的调节规律和比例带
2．比例带及其物理意义 ① 比例带的定义
在过程控制中，通常用比例度表示控制输出与偏差成 线性关系的比例控制器输入（偏差）的范围。因此，比例 度又称为比例带，其定义为
e / | emax emin | 100%
u / | u max u min |
• 输出：偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)的线性组合
精
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PID控制的特点
PID控制具有以下优点：
①原理简单，使用方便。 ②适应性强，可以广泛应用于化工、热工、冶金、炼油
以及造纸、建材等各种生产部门。 ③鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大
敏感。 ④对模型依赖少。 • 按 PID控制进行工作的自动调节器早已商品化。
• 余差的大小与调节器的放大系数K或比例带δ 有关 • 放大系数越小，即比例带越大，余差就越大； • 放大系数越大，即比例带越小，比例调节作用越强，余 差就越小。
精
19
比例带对于调节过程的影响
a)δ大
• 调节阀的动作幅度小，变 化平稳，甚至无超调，但 余差大，调节时间也很长
b)δ减小
• 调节阀动作幅度加大，被 调量来回波动，余差减小
精
12
比例控制的调节规律和比例带
• P调节的阶跃响应
• P调节对偏差信号能做出及时
反应，没有丝毫的滞后。
e
• 输出u实际上是对其起始值的 增量。因此，当偏差e为零，
0
因而u＝0时，并不意味着调节
u
t
器没有输出，它只说明此时有 u0+Kce
u=u0。
u0
t
• u0的大小是可以通过调整调节
器的工作点加以改变的。
精
3
PID控制的特点
• 反馈控制
PID
目标
误差 控制器
+-
执行器 被控对象 输出 测量/变送器
广义对象
精
4
PID控制的特点
• 常规PID控制系统的原理
r(t) + e(t) -
比例 积分 微分
+
u(t)
y(t)
+
广义被控对象
+
• 输入：控制偏差e ( t ) = r ( t ) - y ( t )
PID控制原理（一）
精
1
内容简介
1，PID控制的特点 2，比例调节 3，比例控制的调节规律和比例带 4，比例调节的特点 5，比例带对于调节过程的影响
精
2
PID控制的特点
• PID 控制是比例积分微分控制 • （Proportional-Integral-Differential）
• 历史最久、应用最广，适应性最强的控制方式 • 在工业生产过程中，PID控制算法占85%～90%。
• 比例控制的调节规律和比例带 • 比例控制的特点 • 比例带对控制过程的影响
精
8
比例控制的调节规律和比例带
• 在 P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例， 即
•
u＝Kce
• 式中，Kc称为比例增益(视情况可设置为正或负)。
精
Байду номын сангаас
9
比例控制的调节规律和比例带
• 在实际应用中，由于执行器的运动（如阀门开度）有限，
精
17
比例调节的特点
• 这里的杠杆充当了比例调 节器：
液位变化e是其输入； 阀杆位移△u 是其输出；
调节器的比例增益为：
Kc
u e
b a
液位比例控制系统示意图
• 该比例调节器是有余差的！
• 余差的大小与比例增益有关，Kc大，余差小。
精
比例调节的特点
• 余差（或静差）是指： • 被调参数的新的稳定值与给定值不相等而形成的差值。
精
11
比例控制的调节规律和比例带
• 当|e(t)|超出该范围时，控制器输出具有饱和特性，保
持在最小或最大值。 • 因此，比例控制有一定的应用范围，超过该范围时，控 制器输出与输入之间不成比例关系。 • 这表明，从局部范围看，比例控制作用表示控制输出与 输入之间是线性关系，但从整体范围看，两者之间是非线性 关系。
控制器的输出u(t)也就被限制在一定的范围之内， • 换句话说，在Kc较大时，偏差e(t)仅在一定的范围内与控制
器的输出保持线性关系。
精
10
比例控制的调节规律和比例带
•图中说明了偏差与输出之间保持线性关系的范围 •图中偏差在-50%-50%范围变化时，
•如果Kc=1，则控制器输出u(t)变化在0～100%范围（对应阀门 的全关到全开），并与输入e(t)之间保持线性关系。 •Kc>1时，制器输出u(t)与输入e(t)之间的线性关系只在 -50%/Kc～50%/Kc满足。
精
6
PID控制的特点
在过程控制中，绝大部分都采用 PID控制。例外的情况有 两种。
• 一种是被控对象易于控制而控制要求又不高的，可以采用更 简单的开关控制方式。
• 另一种是被控对象特别难以控制而控制要求又特别高的情况， 这时如果 PID控制难以达到生产要求就要考虑采用更先进的 控制方法。
精
7
比例调节(P调节)
式中，[emin,emax] 为偏差信号范围，即仪表的量程；
[u min , u max ]为控制器输出信号范围，即控制器输出的工作范围。
精
14
比例控制的调节规律和比例带
• 如果采用单元组合仪表，调节器的输入和输出都是统一的 标准信号，即 | e max e min || u max u m，in |则有
• 此时比例带（比例度）δ 与比例增益成反比，比例带小， 则较小的偏差就能激励调节器产生100%的开度变化，相应 的比例增益就大。
精
15
比例控制的调节规律和比例带
②δ 具有重要的物理意义
• u代表调节阀开度的变化量，δ 就代表使调节阀开度改变
100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。
• 例如，若测量仪表的量程为100℃，则δ ＝50% 就表示 被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。
• 当被调量处在“比例带”以内 • 调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。
• 超出这个“比例带”以外
• 调节阀已处于全关或全开的状态，调节器的输入与输出 已不再保持比例关系。
精
16
比例调节的特点
• 比例调节的显著特点就是有差调节。 • 如果采用比例调节，则在负荷扰动下的调节过程结束
后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有 残差。 • 因为根据比例调节的特点，只有调节器的输入有变化, 即被调量和设定值之间有偏差,调节器的输出才会发生 变化。
• 被调量振荡加剧
d)δ为临界值
• 系统处于临界稳定状态
e)δ小于临界值
u = Kc e
精
13
比例控制的调节规律和比例带
2．比例带及其物理意义 ① 比例带的定义
在过程控制中，通常用比例度表示控制输出与偏差成 线性关系的比例控制器输入（偏差）的范围。因此，比例 度又称为比例带，其定义为
e / | emax emin | 100%
u / | u max u min |
• 输出：偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)的线性组合
精
5
PID控制的特点
PID控制具有以下优点：
①原理简单，使用方便。 ②适应性强，可以广泛应用于化工、热工、冶金、炼油
以及造纸、建材等各种生产部门。 ③鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大
敏感。 ④对模型依赖少。 • 按 PID控制进行工作的自动调节器早已商品化。
• 余差的大小与调节器的放大系数K或比例带δ 有关 • 放大系数越小，即比例带越大，余差就越大； • 放大系数越大，即比例带越小，比例调节作用越强，余 差就越小。
精
19
比例带对于调节过程的影响
a)δ大
• 调节阀的动作幅度小，变 化平稳，甚至无超调，但 余差大，调节时间也很长
b)δ减小
• 调节阀动作幅度加大，被 调量来回波动，余差减小
精
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比例控制的调节规律和比例带
• P调节的阶跃响应
• P调节对偏差信号能做出及时
反应，没有丝毫的滞后。
e
• 输出u实际上是对其起始值的 增量。因此，当偏差e为零，
0
因而u＝0时，并不意味着调节
u
t
器没有输出，它只说明此时有 u0+Kce
u=u0。
u0
t
• u0的大小是可以通过调整调节
器的工作点加以改变的。
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PID控制的特点
• 反馈控制
PID
目标
误差 控制器
+-
执行器 被控对象 输出 测量/变送器
广义对象
精
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PID控制的特点
• 常规PID控制系统的原理
r(t) + e(t) -
比例 积分 微分
+
u(t)
y(t)
+
广义被控对象
+
• 输入：控制偏差e ( t ) = r ( t ) - y ( t )
PID控制原理（一）
精
1
内容简介
1，PID控制的特点 2，比例调节 3，比例控制的调节规律和比例带 4，比例调节的特点 5，比例带对于调节过程的影响
精
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PID控制的特点
• PID 控制是比例积分微分控制 • （Proportional-Integral-Differential）
• 历史最久、应用最广，适应性最强的控制方式 • 在工业生产过程中，PID控制算法占85%～90%。
• 比例控制的调节规律和比例带 • 比例控制的特点 • 比例带对控制过程的影响
精
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比例控制的调节规律和比例带
• 在 P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例， 即
•
u＝Kce
• 式中，Kc称为比例增益(视情况可设置为正或负)。
精
Байду номын сангаас
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比例控制的调节规律和比例带
• 在实际应用中，由于执行器的运动（如阀门开度）有限，
精
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比例调节的特点
• 这里的杠杆充当了比例调 节器：
液位变化e是其输入； 阀杆位移△u 是其输出；
调节器的比例增益为：
Kc
u e
b a
液位比例控制系统示意图
• 该比例调节器是有余差的！
• 余差的大小与比例增益有关，Kc大，余差小。
精
比例调节的特点
• 余差（或静差）是指： • 被调参数的新的稳定值与给定值不相等而形成的差值。
精
11
比例控制的调节规律和比例带
• 当|e(t)|超出该范围时，控制器输出具有饱和特性，保
持在最小或最大值。 • 因此，比例控制有一定的应用范围，超过该范围时，控 制器输出与输入之间不成比例关系。 • 这表明，从局部范围看，比例控制作用表示控制输出与 输入之间是线性关系，但从整体范围看，两者之间是非线性 关系。
控制器的输出u(t)也就被限制在一定的范围之内， • 换句话说，在Kc较大时，偏差e(t)仅在一定的范围内与控制
器的输出保持线性关系。
精
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比例控制的调节规律和比例带
•图中说明了偏差与输出之间保持线性关系的范围 •图中偏差在-50%-50%范围变化时，
•如果Kc=1，则控制器输出u(t)变化在0～100%范围（对应阀门 的全关到全开），并与输入e(t)之间保持线性关系。 •Kc>1时，制器输出u(t)与输入e(t)之间的线性关系只在 -50%/Kc～50%/Kc满足。
精
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PID控制的特点
在过程控制中，绝大部分都采用 PID控制。例外的情况有 两种。
• 一种是被控对象易于控制而控制要求又不高的，可以采用更 简单的开关控制方式。
• 另一种是被控对象特别难以控制而控制要求又特别高的情况， 这时如果 PID控制难以达到生产要求就要考虑采用更先进的 控制方法。
精
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比例调节(P调节)
式中，[emin,emax] 为偏差信号范围，即仪表的量程；
[u min , u max ]为控制器输出信号范围，即控制器输出的工作范围。
精
14
比例控制的调节规律和比例带
• 如果采用单元组合仪表，调节器的输入和输出都是统一的 标准信号，即 | e max e min || u max u m，in |则有
• 此时比例带（比例度）δ 与比例增益成反比，比例带小， 则较小的偏差就能激励调节器产生100%的开度变化，相应 的比例增益就大。
精
15
比例控制的调节规律和比例带
②δ 具有重要的物理意义
• u代表调节阀开度的变化量，δ 就代表使调节阀开度改变
100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。
• 例如，若测量仪表的量程为100℃，则δ ＝50% 就表示 被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。
• 当被调量处在“比例带”以内 • 调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。
• 超出这个“比例带”以外
• 调节阀已处于全关或全开的状态，调节器的输入与输出 已不再保持比例关系。
精
16
比例调节的特点
• 比例调节的显著特点就是有差调节。 • 如果采用比例调节，则在负荷扰动下的调节过程结束
后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有 残差。 • 因为根据比例调节的特点，只有调节器的输入有变化, 即被调量和设定值之间有偏差,调节器的输出才会发生 变化。