PID参数整定方法
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参数工程整定方法
PID参数工程整定方法PID（比例、积分、微分）控制器是一个自动控制系统中常用的控制算法，用于调节系统的输出以达到期望的设定值。
1.经验法：经验法是一种基于经验和操作人员经验的调节方法。
通过实践经验，根据不同的系统特性，人们总结出一些定性关系，用于指导参数调节。
例如，经验法中最常用的方法之一是试控法，即通过调节P、I、D三个参数的值，使得系统输出与设定值之间的误差最小。
2. Ziegler-Nichols法：Ziegler-Nichols法是一种基于试控法的数学方法。
它通过改变PID控制器的增益参数来调整系统，使得系统的阻尼比达到临界阻尼点。
然后，根据输出的时间响应曲线，从曲线中提取出一些参数，根据这些参数计算出PID控制器的参数。
该方法简单易行，但只适用于一阶系统和二阶系统。
3.超调法：超调法是一种通过改变PID控制器的增益参数来调整系统的方法。
它通过观察系统的超调量来调整PID参数。
超调量是指系统在达到设定值之后，实际值超过设定值的幅度。
根据超调量的大小，可以调整PID控制器的参数值，以使系统达到更好的性能。
4.频率响应法：频率响应法是一种通过改变PID控制器的增益参数来调整系统的方法。
它通过对系统进行频率响应测试，获得系统的传递函数和频率响应曲线，然后根据曲线的特征确定PID参数。
该方法适用于高阶系统和非线性系统。
5.基于模型的方法：基于模型的方法是一种通过建立系统的数学模型来调整PID控制器的方法。
通过分析系统的模型，计算出最佳的PID参数，以使系统达到最佳的性能表现。
这种方法需要对系统有较好的了解和较强的数学建模能力。
需要注意的是，不同的系统和应用场景可能需要不同的PID参数整定方法。
参数整定是一个复杂的过程，通常需要多次试验和调节，根据实际情况和需求进行优化。
总之，PID参数工程整定是一个复杂的过程，需要结合实际情况和经验进行调节。
通过合理的参数设置，可以提高系统的稳定性、响应速度和抗干扰能力，实现更好的控制效果。
PID参数整定方法
PID参数整定方法PID参数整定方法就是确定调节器的比例带PB、积分时间Ti和和微分时间Td。
一般可以通过理论计算来确定，但误差太大。
目前，应用最多的还是工程整定法：如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。
各种方法的大体过程如下：（1）经验法又叫现场凑试法，即先确定一个调节器的参数值PB和Ti，通过改变给定值对控制系统施加一个扰动，现场观察判断控制曲线形状。
若曲线不够理想，可改变PB或Ti，再画控制过程曲线，经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止，这时的PB和Ti就是最佳值。
如果调节器是PID三作用式，那么要在整定好的PB和Ti的基础上加进微分作用。
由于微分作用有抵制偏差变化的能力，所以确定一个Td值后，可把整定好的PB和Ti值减小一点再进行现场凑试，直到PB、Ti和Td取得最佳值为止。
显然用经验法整定的参数是准确的。
但花时间较多。
为缩短整定时间，应注意以下几点：①根据控制对象特性确定好初始的参数值PB、Ti和Td。
可参照在实际运行中的同类控制系统的参数值，或参照表3-4-1所给的参数值，使确定的初始参数尽量接近整定的理想值。
这样可大大减少现场凑试的次数。
②在凑试过程中，若发现被控量变化缓慢，不能尽快达到稳定值，这是由于PB过大或Ti过长引起的，但两者是有区别的：PB过大，曲线漂浮较大，变化不规则，Ti过长，曲线带有振荡分量，接近给定值很缓慢。
这样可根据曲线形状来改变PB或Ti。
③PB过小，Ti过短，Td太长都会导致振荡衰减得慢，甚至不衰减，其区别是PB 过小，振荡周期较短；Ti过短，振荡周期较长；Td 太长，振荡周期最短。
④如果在整定过程中出现等幅振荡，并且通过改变调节器参数而不能消除这一现象时，可能是阀门定位器调校不准，调节阀传动部分有间隙（或调节阀尺寸过大）或控制对象受到等幅波动的干扰等，都会使被控量出现等幅振荡。
这时就不能只注意调节器参数的整定，而是要检查与调校其它仪表和环节。
PID参数的工程整定方法
PID参数的工程整定方法1.试误法试误法是一种通过观察系统响应特性来调整PID参数的方法。
该方法主要分为两步：首先设置合理的比例增益Kp，使系统实现最佳超调；然后根据实验结果，调整积分时间Ti和微分时间Td，达到使系统快速稳定的目标。
步骤如下：1.1设置比例增益Kp，通过手动调节Kp，使系统响应产生一定的超调，并确定合适的超调量。
1.2根据超调量的大小，选择合适的积分时间Ti和微分时间Td。
-当超调较小，可以选择较大的积分时间和微分时间，以提高系统响应速度。
-当超调较大，可以选择较小的积分时间和微分时间，以减小系统超调。
2.经验公式法经验公式法是一种基于经验公式的快速整定方法，适用于一些常用的控制对象类型和工程实践中的经验总结。
它通常包括以下公式：-平稳过程：Kp=0.5Kc，Ti=3.33τ，Td=0.83τ-快速过程：Kp=0.3Kc，Ti=2τ，Td=0.5τ-慢速过程：Kp=0.2Kc，Ti=4τ，Td=τ上述公式中，Kc为临界增益，τ为对象的时间常数。
根据不同的控制对象类型，选择对应的公式进行初始参数整定，然后根据实际情况进行微调。
3. Ziegler-Nichols整定法Ziegler-Nichols整定法是一种基于系统临界增益的整定方法，该方法通过寻找系统的临界增益和周期来确定PID参数。
步骤如下：3.1将比例增益Kp调至最小值，然后逐渐增加Kp，直至系统发生持续的限幅振荡，记录此时的Kp值和周期Tp。
3.2根据所选择的整定方法，计算得到合适的PID参数：-P控制器：Kp=0.5Ku-PI控制器：Kp=0.45Ku，Ti=0.85Tp-PID控制器：Kp=0.6Ku，Ti=0.5Tp4.优化方法优化方法利用优化理论和算法，通过对系统特性的建模和参数优化求解，得到更优的PID参数配置。
常用的优化方法包括遗传算法、粒子群优化算法、模拟退火算法等。
优化方法首先需要建立系统的数学模型，并确定优化的目标函数，如稳定性、超调、控制精度等。
PID参数整定方法
2.3 PID参数整定方法参数整定找最佳，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。
2.3.1 工程整定法PID数字调节器的参数，除了比例系数K p，积分时间T i和微分时间T d外，还有1个重要参数即采样周期T。
1．采样周期T的选择确定从理论上讲，采样频率越高，失真越小。
但是，对于控制器，由于是依靠偏差信号来进行调节计算的，当采样周期T太小，偏差信号也会过小，此时计算机将失去调节作用；若采样周期T太长，则将引起误差。
因此采样周期T必须综合考虑。
采样周期的选择方法有两种，一种是计算法，另一种是经验法。
计算法由于比较复杂，特别是被控对象各环节时间常数难以确定，工程上较少用。
经验法是一种凑试法，即根据人们在控制工作实践中积累的经验以及被控对象的特点，先选择一个采样周期T，进行试验，再反复改变T，直到满意为止。
2．K p，T i，T d的选择方法1）扩充临界比例度法扩充临界比例度法是简易工程整定方法之一，用它整定K p，T i，T d的步骤如下。
选择最短采样周期T min，求出临界比例度S u和临界振荡周期T u。
具体方法是将T min输入计算机，只有P环节控制，逐渐缩小比例度，直到系统产生等幅振荡。
此时的比例度即为临界比例度S u，振荡周期称为临界振荡周期T u。
选择控制度为：（2-15）通常当控制度为1.05时，表示数字控制方式与模拟方式效果相当。
根据计算度，查表2-1可求出K p，T i，T d。
表2-1 扩充临界比例度法整定参数表2）扩充响应曲线法若已知系统的动态特性曲线，可以采用和模拟调节方法一样的响应曲线法进行整定，其步骤如下。
断开微机调节器，使系统手动工作，当系统在给定值处处于平衡后，给一阶跃输入。
PID参数自整定的方法及实现
PID参数自整定的方法及实现PID是一种常见的控制算法，其参数的正确调整对系统的稳定性和性能至关重要。
以下是几种常见的PID参数自整定方法及其实现。
1.经验法经验法是一种基于控制经验和试错法的PID参数整定方法。
通常，初始参数通过试错法手动调整，观察系统的响应，并根据响应结果进行进一步的调整。
这个过程会反复进行，直到达到所需的控制效果。
实现方法：-根据系统的特性和需求，选择初始参数。
-将初始参数应用到系统中，并记录系统的响应。
-根据响应结果，进行参数调整。
-不断重复上述步骤，直到达到所需的控制效果为止。
2. Ziegler-Nichols法Ziegler-Nichols法是一种常用的自整定方法，根据系统的响应特性，直接确定PID参数的初值。
实现方法：-将PID控制器的I和D参数设为0，并逐步增大P参数，观察系统的响应。
-当P参数达到临界值时，系统开始出现振荡。
-记录此时的P参数值，并根据振荡的周期和振幅计算出相应的PID 参数。
3.贝叶斯优化法贝叶斯优化法是一种基于概率模型的自整定方法，通过不断观察系统的响应和根据历史数据进行参数调整，以逐步优化PID参数。
实现方法：-根据系统的特性和需求，选择初始参数。
-将初始参数应用到系统中，并记录系统的响应。
-利用历史数据，建立系统响应模型。
-根据模型，计算参数的后验概率分布。
-根据概率分布，调整参数。
-不断重复上述步骤，直到达到所需的控制效果为止。
4.闭环步跃法闭环步跃法是一种通过系统的闭环响应来自整定PID参数的方法。
通过观察系统在单位步跃负载下的响应，确定PID参数的初值。
实现方法：-将PID控制器的I和D参数设为0，并逐步增大P参数，观察系统在单位步跃负载下的响应。
-记录此时的P参数值，并根据响应曲线的特性计算出相应的PID参数。
以上是几种常见的PID参数自整定方法及其实现。
根据具体的控制系统和需求，选择合适的方法可以有效提高系统的稳定性和性能。
同时，注意在实际应用中需要结合经验和试错进行进一步的调整，以达到最佳的控制效果。
pid参数整定方法。
pid参数整定方法。
PID控制器是一种广泛应用于自动化控制系统中的控制算法。
PID 控制器可以通过调整其三个参数来实现对系统的精确控制，这三个参数分别是比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td。
但是，PID参数整定是一项具有挑战性的任务，需要根据系统的特性和控制需求进行适当的调整。
下面是一些常用的PID参数整定方法：1. 经验法经验法是最简单的PID参数整定方法之一，它基于经验规律来进行参数调整。
其中一种经验法是以经验公式为基础的Ziegler-Nichols方法。
该方法需要通过试验和观察系统的动态响应来确定参数。
具体来说，该方法需要将比例系数Kp增加到系统稳定性极限的一半，然后测量系统的振荡周期，并根据周期计算出积分时间Ti和微分时间Td。
然后按照计算出的参数进行系统控制即可。
2. 模型法模型法是一种基于数学模型的PID参数整定方法，它可以通过分析系统的数学模型来确定参数。
该方法需要先建立系统的数学模型，然后根据模型的特性进行参数调整。
具体来说，该方法需要根据系统的动态特性和控制需求来选择合适的模型，然后根据模型的参数来计算PID参数。
3. 试验法试验法是一种基于试验数据的PID参数整定方法，它可以通过实际试验来确定参数。
该方法需要设计一组试验方案，然后根据试验数据来确定参数。
具体来说，该方法需要先确定试验方案，然后根据试验数据来计算PID参数。
该方法的优点是可以直接反映系统的实际特性，但是需要进行大量的试验工作。
总之，PID参数整定是一项复杂的任务，需要根据具体的应用环境和控制需求来选择合适的方法进行参数调整。
同时，也需要注意参数调整过程中的稳定性和系统响应速度等因素。
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参数整定方法
PID参数整定方法PID（比例-积分-微分）是一种常见的控制算法，广泛应用于工业自动化领域。
在使用PID控制算法时，为了使系统能够达到良好的控制效果，需要进行参数整定。
本文将介绍几种常用的PID参数整定方法。
1.经验法：经验法是一种常见的PID参数整定方法，它基于工程师的经验和直觉。
根据控制对象的特性和要求，调整比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td的值。
这种方法操作简单，但需要工程师具备一定的经验。
2. Ziegler-Nichols方法：Ziegler-Nichols方法是一种经典的PID参数整定方法，它通过试探法的方式确定参数。
具体操作步骤如下：-将积分时间Ti和微分时间Td设为0，只调整比例增益Kp。
-增加Kp，直到系统开始出现振荡。
-记下此时的Kp值，设为Ku。
-根据振荡周期Tu，计算出比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td的值，即Kp=0.6Ku，Ti=0.5Tu，Td=0.125Tu。
3.系统辨识法：系统辨识法是一种通过实验数据分析来确定PID参数的方法。
步骤如下：-设定一定的输入信号，并记录系统的输入输出数据。
-通过数据处理方法，建立系统的数学模型，如传递函数或状态空间模型。
-利用系统辨识算法估计模型参数。
-根据辨识得到的模型参数，运用数学方法求解PID参数。
4.遗传算法优化法：遗传算法优化法通过模拟生物进化机制来最优解，可以用于PID参数的优化。
具体步骤如下：-通过实验数据建立系统的数学模型。
-设定适应度函数，作为评价PID参数优劣的指标。
-随机生成一组初始PID参数。
-利用遗传算法进行迭代优化，不断生成新的PID参数组合，并通过适应度函数评估其优劣。
-根据迭代次数或适应度达到一定要求时，停止优化，并得到最优PID参数。
5.自整定控制器方法：自整定控制器方法是一种通过系统自身对控制对象进行辨识和参数整定的方法。
常见的自整定控制器方法有自适应控制器和模型参考自适应控制器。
它们通过在线辨识控制对象的参数变化，并实时调整PID参数来达到控制要求。
如何进行PID参数整定
如何进行PID参数整定PID参数整定是控制系统中重要的一环，合理的PID参数可以保证控制系统的稳定性和优化性能。
本文将介绍PID参数整定的基本原理和具体方法。
首先，我们需要了解什么是PID控制器。
PID控制器是一种常见的控制器，它通过比较输入信号与设定值的差异，并根据比例、积分和微分三个环节的调节来控制输出信号。
其中，比例项（P）根据误差大小直接调整输出，积分项（I）根据误差持续时间进行调整，微分项（D）根据误差变化率进行调整。
PID参数整定的目标是找到合适的比例系数（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td），使得系统输出能够快速、稳定地接近设定值。
下面介绍几种常用的PID参数整定方法：1. 经验法：经验法是PID参数整定最简单、最常用的方法之一、根据经验公式直接选择合适的参数。
例如，Ziegler-Nichols整定法使用开环试验的方法，根据系统的临界增益和临界周期选择PID参数；Chien-Hrones-Reswick方法通过测量系统的几个频率响应点来确定参数值。
这些方法简单易行，但对于一些复杂系统和非线性系统可能不适用。
2.负载干扰法：在实际系统中，负载干扰是常见的问题，可以通过负载干扰法进行PID参数整定。
方法是先稳定控制系统，然后增加一个固定幅度的干扰信号，观察系统的响应。
根据干扰信号和输出信号的关系，可以计算系统的传递函数，并使用系统辨识的方法得到合适的PID参数。
3. 自整定法：自整定法是通过控制器内部算法自动调整参数。
常见的自整定方法有Ziegler-Nichols自整定法和Lambda自整定法。
这些方法通过实时监测系统响应，通过适当的算法调整PID参数。
自整定法可以根据实际系统的特点自动调整参数，但要求控制系统有较好的可调节性和稳定性。
4.优化算法法：优化算法法利用数学优化技术，通过寻找最优的PID 参数组合来优化控制系统的性能。
常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法等。
这些算法具有全局的能力，能够找到系统性能最好的PID参数，但计算复杂度较高，需要较高的计算能力。
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参数整定方法
2·2 用试凑法确定PID 控制器参数试凑法就是根据控制器各参数对系统性能的影响程度;边观察系统的运行;边修改参数;直到满意为止..一般情况下;增大比例系数KP 会加快系统的响应速度;有利于减少静差..但过大的比例系数会使系统有较大的超调;并产生振荡使稳定性变差..减小积分系数KI 将减少积分作用;有利于减少超调使系统稳定;但系统消除静差的速度慢..增加微分系数KD 有利于加快系统的响应;是超调减少;稳定性增加;但对干扰的抑制能力会减弱..在试凑时;一般可根据以上参数对控制过程的影响趋势;对参数实行先比例、后积分、再微分的步骤进行整定..2·2·1 比例部分整定..首先将积分系数KI 和微分系数KD 取零;即取消微分和积分作用;采用纯比例控制..将比例系数KP 由小到大变化;观察系统的响应;直至速度快;且有一定范围的超调为止..如果系统静差在规定范围之内;且响应曲线已满足设计要求;那么只需用纯比例调节器即可..2·2·2 积分部分整定..如果比例控制系统的静差达不到设计要求;这时可以加入积分作用..在整定时将积分系数KI 由小逐渐增加;积分作用就逐渐增强;观察输出会发现;系统的静差会逐渐减少直至消除..反复试验几次;直到消除静差的速度满意为止..注意这时的超调量会比原来加大;应适当的降低一点比例系数KP..2·2·3 微分部分整定..若使用比例积分PI 控制器经反复调整仍达不到设计要求;或不稳定;这时应加入微分作用;整定时先将微分系数KD 从零逐渐增加;观察超调量和稳定性;同时相应地微调比例系数KP 、积分系数KI;逐步使凑;直到满意为止2·3 扩充临界比例度法这种方法适用于有自平衡的被控对象;是模拟系统中临界比例度法的扩充..其整定步骤如下:1选择一个足够短的采样周期T..所谓足够短;就是采样周期小于对象的纯之后时间的1 /10..2让系统作纯比例控制;并逐渐缩小比例度 =1/KP 是系统产生临界振荡..此时的比例度和振荡周期就是临界比例度 K 和临界振荡周期TK..3选定控制度..所谓控制度;就是以模拟调节器为基准;将系统的控制效果与模拟调节器的控制效果相比较;其比值即控制度..对于电机快速跟随调节;一般采用PD 控制算法;积分项的加入会导致系统的滞后;使得电机无法做到快速跟随运动..此外电机为一阶惯性环节为111+s T k ..小车的传递函数为s e s T s T K s T k s T k s G s G s G τ-++=++==)1)(1(1*1)()()(21221121 T1和T2为小车两电机的时间常数..。
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参数整定方法
PID参数整定方法一、基础知识在自动调节系统中，E=SP-PV。
其中，E为偏差、SP为给定值、PV为测量值。
当SP大于PV时为正偏差，反之为负偏差。
比例调节作用的动作与偏差的大小成正比；当比例度为100时，比例作用的输出与偏差按各自量程范围的1：1动作。
当比例度为10时，按10：1动作。
即比例度越小，比例作用越强。
比例作用太强会引起振荡。
太弱会造成比例欠调，造成系统收敛过程的波动周期太多，衰减比太小。
其作用是稳定被调参数。
积分调节作用的动作与偏差对时间的积分成正比。
即偏差存在积分作用就会有输出。
它起着消除余差的作用。
积分作用太强也会引起振荡，太弱会使系统存在余差。
微分调节作用的动作与偏差的变化速度成正比。
其效果是阻止被调参数的一切变化，有超前调节的作用。
对滞后大的对象有很好的效果。
但不能克服纯滞后。
适用于温度调节。
使用微分调节可使系统收敛周期的时间缩短。
微分时间太长也会引起振荡。
二、整定方法经验法是简单调节系统应用最广泛的整定方法，是一种试凑法。
它通过参数预先设置和反复试凑来实现。
参数的预置值要根据对象的特性和仪表的量程决定。
仪表量程大的PID参数要适当加强作用。
四类被调参数的一般范围如下：实际情况可能超出此范围。
临界比例度法是采用纯比例将系统投入自动，此时积分时间放最大，微分时间放0。
逐渐减小比例度，使系统刚刚出现等幅振荡，记下这时的比例度Pbc和振荡周期Tc，然后按下式计算PID的比例度和积分时间：P=2.2Pbc；T=0.85Tc。
对于纯滞后时间和时间常数较大的对象，MACS的PID不宜使用临界比例度法，其较难找到Pbc。
三、如何整定PID参数[1]、说明调节系统投自动：往往在控制方案确定后，最关键的是P、I、D参数如何整定，根据我的工作经验，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，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；调节阀门Kv：伐门正作用（气开、电开），则Kv＞0；伐门反作用（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，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。
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。
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• 作图程序
close all; figure(1); plot(t,y(:,1),'k','linewidth',2); xlabel('time(s)');ylabel('y');
• （2）由图可以近似得到ԏ=80，Τ=60，从 而得到 1 1,
60
• 则对象模型可以表示为 • （3）采用pid控制算法，根据表可以计算得 • 0.855 0.85 1 80 1.1333 即
（3）有了KC和Tk这两个试验数据，按下表给出的经验公式，就可以计算 出当采用不同类型的控制器参数值。
• 设被控对象为
GP ( s )
1 e 80 s 60 s 1
• 第一步,取Ti=无穷大,Td=0,不断改变kc的值， • 直到出现等幅震荡，如图
• • • • • • •
此时的kc=2.1，Tk=220 根据表，可以计算kp=0.6kc=1.2 Τi=0.5×Τk=0.5×220=110 Τd=0.12×Τk=0.12×220=26.4 ki=kp/Τi=1.2/110 kd=kp×Τd=1.2×26.4 （4）可适当对计算出来的值做一点调整， 直到过渡过程满意为止。
• 响应曲线整定pid参数
控制器类型 P PI PID 比例度 ԑԏ 1.1ԑԏ 0.85ԑԏ 3.3ԏ 2ԏ 0.5ԏ 积分时间 微分时间
仿真实例
• 设被控对象为 • 响应曲线法整定分为以下三步： • （1）首先断开反馈通道，给被控对象一个 阶跃输入信号，仿真程序
G p ( s) s e s 1
60
kp 1
GP ( s )
1 e 80 s 60 s 1
0.8824 , 2 160 , D 0.5 40.
• 连续pid控制仿真
• 作图程序
• • • • • close all; figure(2); plot(t,y(:,1),'r',t,y(:,2),'k:','linewidth',2); xlabel('time(s)');ylabel('yd and y'); legend('ideal position signal','position tracking')
I
D
• 如果取 kp , 规律表示为
1
kp ki ,
,
kd kpD ,则pid的控制
t 0
u (t ) k p e ki edt k d
de dt
• 该方法首先要通过试验测定开环系统对阶跃 输入信号的响应曲线，具体步骤为： • （1）首先进行开环控制，断开反馈通道， 给被控对象一个阶跃输入信号Δu； • （2）记录被控对象的输出特性曲线； u y y • （3）从曲线上求得参数 u ， ， ， ， T和ԏ；
tr
• 设置被控对象 • 第一步,取Ti=无穷大,Td=0,不断改变kc的值， 直到衰减比10：1，如图，此时的kc=0.8， Tr=100
1 GP ( s ) e 80 s 60 s 1
• • • • •
根据表，可以计算kp=1.25kc=1.25×0.8=1 Τi=1.2×Τr=1.2×100=120 Τd=0.4×Τr=0.4×100=40 ki=kp/Τi=1/120 kd=kp×Τd=1×40=40
PID控制器的整定
基于响应曲线法的PID整定
• 基本原理 • 可根据带有时滞环节的一阶近似模型的阶 跃响应来整定PID。该模型表示为
K s G(s) e Ts 1
• 式中，一阶响应的特征参数K，T和ԏ可以由 图所构成的示意图提取出来。
y
拐点
Δy
0
τ
T
t
• 响应曲线法是根据给定对象的瞬态响应特 性参数K，T和ԏ来确定PID参数，整定公式 如表所示。如果单位阶跃响应曲线为S形曲 线，则可用此法，否则不能用。 1 1 t de • PID控制算法为 u(t ) (e T 0 edt TD dt ) I T T • 式中，σ为比例度，为积分时间，为微分时 间。
连续pid控制单位阶跃响应曲线
临界比例度法
• （1）在系统闭环的情况下，将控制器的积分时间 Ti放到最大，微分时间TD放到最小，比例放大倍数 Kc设为1。 • （2）然后使Kc由小往大逐步改变，并且每改变一 次Kc值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干 扰，同时观察被控变量y的变化情况。若y的过渡过 程呈衰减振荡，则继续增大Kc值，若y的过渡过程 呈发散振荡，则应减小Kc值，直到调至某一Kc值， 过渡过程出现不衰减的等幅振荡为止，如图所示： 这时过渡过程称之为临界振荡过程。出现临界振荡 过程的放大倍数Kc成为临界放大倍数，临界振荡的 周期Tk则称临界周期。
4
1
Ts
（3）通过上述试验可以找到4：1衰减振荡时的放大倍数为Ks以及振荡周期Ts。 根据下表给出的经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现4： 1振荡的控制器参数值。
设置被控对象
1 GP ( s ) e 80 s 60 s 1
• （1）第一步,取Ti=无穷大,Td=0,不断改变kc 的值，直到衰减比4：1，如图，此时的 kc=1.1，Ts=450-150=300
min
max
min
max
• （4）计算K和飞升速度ԑ； y • Κ和ԑ按下式计算：
• 式中，Δu为输入信号的阶跃值， umax ，u min 为 ymax和 ymin 为对象输 输入信号的最大最小值， 出的最大最小值。 • （5）根据所求的ԏ和ԑ，按表的经验公式求 出不同类型的控制器参数。
ymax ymin k , u umax u min
• • • • •
根据表，可以计算kp=1.25kc=1.37 Τi=0.3×Τs=0.3×300=90 Τd=0.1×Τs=0.1×300=30 ki=kp/Τi=1.37/90 kd=kp×Τd=1.37×30
10：1衰减振荡
• 10：1衰减曲线法的试验与4：1衰减曲线法试验方 法相同。此外还需要从10：1衰减过程的曲线上计 算达到第一个波峰时的时间为Tr（因为曲线衰减很 快，振荡周期不确定，故改用上升时间代之）。根 据KC以及Tr两个试验数据，根据下表所给出的经 验公式，即可算出同类型控制器使过程呈10：1衰 减的控制参数。
衰减曲线法：
• （1）衰减曲线法是在系统闭环情况下，将 控制器积分时间TI放在最大，微分时间TD 放到最小，比例放大倍数KC设为1， • （2）然后使KC由小往大逐步改变，并且每 改变一次KC值时，通过改变给定值给系统 施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变 化情况。如果衰减比大于4：1，KC值继续 增加，如果衰减比小于4：1，KC值继续减 小，直到过程呈现4：1衰减如图为止