PID调节器的调节过程及其参数的整定方法3
温控器PID调节方法
温控器PID调节方法比例(proportion)调节：是按比例反应系统的偏差,比例（P值）越小引发同样调节的所需的偏差越小，（即同样偏差引起的调节越大，即P值与调节作用成反比）可以加快调节,减少误差,但可使系统的稳定性下降,甚至不稳定。
比例越大，所需偏差越大，系统反应越迟钝。
积分(integral)调节：是使系统消除稳态误差,提高无差度。
只要有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止。
积分作用的强弱与积分时间常数（完成一次积分所需的时间）I值成反比。
积分时间短，调节作用强。
积分时间长,动态响应慢。
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(differential)调节：微分反映系统偏差信号的变化率。
能预见偏差变化的趋势,产生超前的控制作用，,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D值太大,对系统抗干扰不利。
微分调节作用的大小与微分时间成正比。
微分作用需要与另外两种调节相结合,组成PD或PID控制器。
PID参数整定顺口溜参数整定斩乱麻，P I D 值顺序查调节作用反反正，小步试验找最佳曲线振荡很频繁，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摆得快，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。
比例：，加热电流与偏差（即实际值和设定值之差）成比例。
P的大小，在数量上是调节器闭环放大倍数的倒数。
P = 偏差电压∕调节器输出电压比例带越小（P越小），开始时调节电压上升越快，但易过冲。
当温差变小，实际比例越接近P，电压越小。
例如：设定温控于60度，在实际温度为20和40度时，加热的功率就不一样。
积分：如果长时间达不到设定值，积分器起作用，进行修正。
加热电流与偏差的累积（积分）成比例。
因此，只要有偏差存在，尽管偏差极微小，但经过长时间的累积，就会有足够的输出去控制炉丝加热电流，去消除偏差，减少小静态误差。
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。
3PLC程序的PID参数的设定与调节(精)
PID参数的设置与调节PID控制简介目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。
自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
一个控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。
控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。
不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。
比如压力控制系统要采用压力传感器。
电加热控制系统的传感器是温度传感器。
目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intellig ent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。
可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与Cont rolNet相连，如Rockwell的PLC-5等。
还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与Contro lNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
1、开环控制系统开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。
在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
2、闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。
PID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。
（2）衰减曲线法是以4：1衰减作为整定要求的，先切除调节器的积分和微分作用，用凑试法整定纯比例控制作用的比例带PB（比同时凑试二个或三个参数要简单得多），使之符合4：1衰减比例的要求，记下此时的比例带PBs和振荡周期Ts。
PID算法原理及调整规律
PID算法原理及调整规律一、PID算法简介在智能车竞赛中，要想让智能车根据赛道的不断变化灵活的行进，PID算法的采用很有意义。
首先必须明确PID算法是基于反馈的。
一般情况下，这个反馈就是速度传感器返回给单片机当前电机的转速。
简单的说，就是用这个反馈跟预设值进行比较，如果转速偏大，就减小电机两端的电压；相反，则增加电机两端的电压。
顾名思义，P指是比例（Proportion），I指是积分（Integral），D指微分（Differential）。
在电机调速系统中，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。
要想搞懂PID算法的原理，首先必须先明白P,I,D各自的含义及控制规律：比例P：比例项部分其实就是对预设值和反馈值差值的发大倍数。
举个例子，假如原来电机两端的电压为U0，比例P为0.2，输入值是800，而反馈值是1000，那么输出到电机两端的电压应变为U0+0.2*（800-1000）。
从而达到了调节速度的目的。
显然比例P越大时，电机转速回归到输入值的速度将更快，及调节灵敏度就越高。
从而，加大P值，可以减少从非稳态到稳态的时间。
但是同时也可能造成电机转速在预设值附近振荡的情形，所以又引入积分I解决此问题。
积分I：顾名思义，积分项部分其实就是对预设值和反馈值之间的差值在时间上进行累加。
当差值不是很大时，为了不引起振荡。
可以先让电机按原转速继续运行。
当时要将这个差值用积分项累加。
当这个和累加到一定值时，再一次性进行处理。
从而避免了振荡现象的发生。
可见，积分项的调节存在明显的滞后。
而且I值越大，滞后效果越明显。
微分D：微分项部分其实就是求电机转速的变化率。
也就是前后两次差值的差而已。
也就是说，微分项是根据差值变化的速率，提前给出一个相应的调节动作。
可见微分项的调节是超前的。
并且D值越大，超前作用越明显。
可以在一定程度上缓冲振荡。
比例项的作用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，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。
PID参数整定(精)
2
4 PID调节原理 动态特性参数法：
若广义被控对象的阶跃响应可用一阶惯性环节 加纯延迟来近似
G ( s) K e s Ts 1
则做实验得对象参数 K , T , 再根据Z—N调节器参数整定公式求取PID参数：
u 1 (e 1 t de edt T ) 0 D TI dt
22
4 PID调节原理
4.7.2 PID参数的工程整定方法
动态特性参数法 稳定边界法 衰减曲线法
1 u (e TI 1 de 0 edt TD dt )
t
1
4 PID调节原理 4.7.2.1 动态特性参数法 背景：1942年由齐格勒(Ziegler)和尼科 尔斯(Nichols)首先提出。 使用方法的前提是，广义被控对象的阶跃 响应可用一阶惯性环节加纯延迟来近似。
2
(4.35)
3）比例积分微分调节器
K P K 1.35( / T ) 1 0.27 TI / T [2.5( / T ) 0.5( / T ) 2 ] /{1 0.6( / T )] TD / T 0.37( / T ) /[1 0.2( / T )] (4.36)
柯恩(Cohen)-库恩(Coon)整定公式
1）比例调节器
K P K ( / T ) 1 0.333 (4.34)
2）比例积分调节器
K P K 0.9( / T ) 1 0.082 TI / T [3.33( / T ) 0.3( / T ) ] /{1 2.2( / T )]
实际确定T时应考虑的因素：
给定值的变化频率 被控对象的特性 执行机构的类型 n 控制的回路数 T Tj
PID参数设置及调节方法
PID 参数设置及调节方法方法一:PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P\I\D 的大小。
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。
我在手册上查到的，并已实际的测试过，方便且比较准确应用于传统的PID1。
首先将I , D设置为0,即只用纯比例控制，最好是有曲线图，调整P值在控制范围内成临界振荡状态。
记录下临界振荡的同期Ts2。
将Kp值二纯比例时的P值3。
如果控制精度=1.05%，则设置Ti=0.49Ts ；Td=0.14Ts ；T=0.01 4控制精度=1.2%，则设置Ti=0.47Ts ；Td=0. 16Ts ；T=0.043控制精度=1.5%，则设置Ti=0.43Ts ；Td=0. 20Ts ；T=0.09朋友，你试一下，应该不错，而且调试时间大大缩短我认为问题是，再加长积分时间，再减小放大倍数。
获得的是1000rpm以上的稳定，牺牲的是系统突加给定以后系统调节的快速性，根据兼顾原则，自己掌握调节指标吧。
方法二:1．PID 调试一般原则a. 在输出不振荡时，增大比例增益P。
b. 在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti 。
c. 在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。
2．一般步骤a. 确定比例增益P确定比例增益P 时，首先去掉PID 的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0 （具体见PID 的参数设定说明），使PID 为纯比例调节。
输入设定为系统允许的最大值的60%~70%由0逐渐加大比例增益P,直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P,设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%比例增益P调试完成。
PID整定方法与口诀
3.PID参数整定⑴采样周期T符合工程准则。
（2）K p/K i/K d调试：试凑法（先比例，后积分，再微分）；扩充临界比例度法；扩充响应曲线法一个调节系统，在阶跃干扰作用下，出现既不发散也不衰减的等幅震荡过程，此过程成为等幅振荡过程，如下图所示。
此时PID调节器的比例度为临界比例度6 k,被调参数的工作周期为为临界周期Tk。
O —■■值O -Utsu临界比例度法整定PID参数具体操作如下：1、被控系统稳定后，把PID调节器的积分时间放到最大，微分时间放到零（相当于切除了积分和微分作用,只使用比例作用）。
2、通过外界干扰或使PID调节器设定值作一阶跃变化，观察由此而引起的测量值振荡。
3、从大到小逐步把PID调节器的比例度减小，看测量值振荡的变化是发散的还是衰减的，如是衰减的则应把比例度继续减小；如是发散的则应把比例度放大。
4、连续重复2和3步骤,直至测量值按恒定幅度和周期发生振荡,即持续4-5 次等幅振荡为止。
此时的比例度示值就是临界比例度6 k。
5、从振荡波形图来看，来回振荡1次的时间就是临界周期Tk,即从振荡波的第一个波的顶点到第二个波的顶点的时间。
如果有条件用记录仪,就比较好观察了,即可看振荡波幅值,还可看测量值输出曲线的峰-峰距离,把该测量值除以记录纸的走纸速度，就可计算出临界周期Tk如果是DCS控制或使用无纸记录仪，在趋势记录曲线中可直接得出Tk。
临界比例度法PID参数整定经验公式调节规律调节器参数6、将计算所得的调节器参数输入调节器后再次运行调节系统，观察过程变化情况。
多数情况下系统均能稳定运行状态，如果还未达到理想控制状态，进需要对参数微调即可。
衰减曲线法整定调节器参数通常会按照4:1和10:1两种衰减方式进行，两种方法操作步骤相同，但分别适用于不同工况的调节器参数整定。
纯比例度作用下的自动调节系统，在比例度逐渐减小时，出现4:1衰减振荡过程，此时比例度为4：1衰减比例度6s,两个相邻同向波峰之间的距离为4:1衰减操作周期TS，如下图所示4:1衰减曲线法整定PID参数具体操作如下:1、在闭合的控制系统中，将PID调节器变为纯比例作用，比例度放在较大的数值上。
PID整定方法与口诀
3．PID参数整定(1)采样周期T符合工程准则。
(2)K p / K i / K d调试：试凑法(先比例，后积分，再微分)；扩充临界比例度法；扩充响应曲线法一个调节系统，在阶跃干扰作用下，出现既不发散也不衰减的等幅震荡过程，此过程成为等幅振荡过程，如下图所示。
此时PID调节器的比例度为临界比例度δk，被调参数的工作周期为为临界周期Tk。
临界比例度法整定PID参数步骤临界比例度法整定PID参数具体操作如下：1、被控系统稳定后,把PID调节器的积分时间放到最大,微分时间放到零(相当于切除了积分和微分作用,只使用比例作用)。
2、通过外界干扰或使PID调节器设定值作一阶跃变化,观察由此而引起的测量值振荡。
3、从大到小逐步把PID调节器的比例度减小，看测量值振荡的变化是发散的还是衰减的，如是衰减的则应把比例度继续减小；如是发散的则应把比例度放大。
4、连续重复2和3步骤,直至测量值按恒定幅度和周期发生振荡,即持续4-5次等幅振荡为止。
此时的比例度示值就是临界比例度δk。
5、从振荡波形图来看,来回振荡1次的时间就是临界周期Tk,即从振荡波的第一个波的顶点到第二个波的顶点的时间。
如果有条件用记录仪,就比较好观察了,即可看振荡波幅值,还可看测量值输出曲线的峰-峰距离,把该测量值除以记录纸的走纸速度,就可计算出临界周期Tk;如果是DCS控制或使用无纸记录仪，在趋势记录曲线中可直接得出Tk。
临界比例度法PID参数整定经验公式6、将计算所得的调节器参数输入调节器后再次运行调节系统，观察过程变化情况。
多数情况下系统均能稳定运行状态，如果还未达到理想控制状态，进需要对参数微调即可。
衰减曲线法整定调节器参数通常会按照4:1和10:1两种衰减方式进行，两种方法操作步骤相同，但分别适用于不同工况的调节器参数整定。
衰减曲线法整定调节器参数纯比例度作用下的自动调节系统，在比例度逐渐减小时，出现4:1衰减振荡过程，此时比例度为4：1衰减比例度δs，两个相邻同向波峰之间的距离为4:1衰减操作周期TS，如下图所示4:1衰减曲线法整定PID参数步骤4:1衰减曲线法整定PID参数具体操作如下：1、在闭合的控制系统中，将PID调节器变为纯比例作用,比例度放在较大的数值上。
PID控制器的控制规律及参数整定
PID控制器的控制规律及参数整定作者：李津来源：《科技资讯》 2012年第22期李津(河南工程学院数理科学系河南郑州 450000)摘要:温度控制在工农业生产中占据着及其重要的位置,PID控制器一起结构简单、性能成熟、智能调控等在温控领域得到广泛的应用。
本文对PID控制器的工作原理以及调控方法进行了介绍。
关键词:PID控制器控制规律参数整定中图分类号:TM57 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0088-01长期以来,国内外对温度控制进行了广泛而深入的研究,产生了各种温度控制器,其中PID控制器以其结构简单、性能成熟、智能调控及自适应控制等得到了广泛的应用。
本文对PID控制器的工作原理以及调控方法进行了介绍。
1 控制原理在当前的温度控制领域,PID的应用占了80%以上的比例,根据其控制输出量的特性可将其分为模拟PID控制和数字PID控制。
1.1 模拟PID控制PID调节器也被称为比例积分调节器,同时具有比例、积分、微分三种调节的作用,其表达为:温度PID调节器有比例放大系数Kp、积分时间常数Ti、微分时间常数Td三可以设定的参数,对于闭环控制系统来说,合理设置即可取得较好的控制效果。
对于比例放大系数来说:比例放大系数的改变会改变系统的响应速度:比例系数的增大可减少系统的稳态误差和动态偏差,但调解过程会出现振荡;比例系数的减小可以较少过程的振荡,当又回增加稳态误差。
对于积分时间常数来说,增大积分速度,可以减小动态偏差,却增大振荡;减小积分速度,虽然减少了振荡,但却会增大系统的动态误差。
微分调节器的输出和偏差变化的速度成正比关系。
1.2 数字PID控制计算机的控制采取的是一种采样控制,在处理时只能根据采样得到的数据进行逼近,因此对数字PID的算法进行了大量的研究。
(1)不完全微分PID算法。
虽然微分作用可以减小系统的超调和缩短调节的时间,提高系统的稳定性能,但面对高频的扰动容易引起控制过程的振荡。
PID参数整定方法
2.3 PID参数整定方法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控制度控制规律参数T K p T i T d1.05PIPID0.03T u0.014T u0.53S u0.63S u0.88T u0.49T u/0.14T u1.2PIPID 0.05T u0.43T u0.49S u0.47S u0.91T u0.47T u/0.16T u1.5PIPID 0.14T u0.09T u0.42S u0.34S u0.99T u0.43T u/0.20Tu2.0PIPID 0.22T u0.16T u0.36S u0.27S u1.05T u0.4T u/0.22T u2）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。
PID调节器的调节过程及其参数的整定方法
摘要锅炉汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接反映了锅炉蒸汽负荷与给水流量之间的平衡关系。
汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在规定的范围内。
由于给水系统的复杂性，现有的火电厂全程给水控制采用传统的PID控制，其精确数学模型难以建立，并且系统具有大滞后、时变性等一系列特点，往往难以满足火电机组复杂工况要求，所以许多大型火电厂对现有的全程给水控制提出了优化方案。
本文首先对控制系统进行时域分析，然后介绍PID调节器的调节过程及其参数的整定方法。
重点分析了锅炉的给水控制系统，针对汽包水位控制对象的动态特性表现为有惯性、无自平衡能力的特点，采用先进的智能控制算法之一的模糊控制对其进行控制，并利用MATLAB分别对常规PID控制和模糊PID 串级控制进行仿真，结果表明采用模糊PID串级控制方法比常规PID控制方法迟延小、超调量小，使得汽包的动态特性得到优化。
关键词：模糊控制；给水控制；PID控制AbstractThe steam drum water level of boil is important monitoring parameter in a boiler movement, it had reflected indirectly the balance relations between the boiler steam load and the discharge of water. In the steam drum boiler for the water automatic control duty to adapt the boiler transpiration rate for the water volume, maintains the steam drum water level in the stipulation scope. As a result of for the water system complexity, the existing thermoelectric power station entire journey for the water control adopt the traditional PID control, its precise mathematical model establishes with difficulty, when the system has the big lag, denatured and so on a series of characteristics, often with difficulty satisfies the thermal power unit complex operating mode request, therefore many large-scale thermoelectric power stations proposed the optimization plan to the existing entire journey for the water control.First this article has analyzed the time domain of control system, then introduces the PID regulator’s adjustment process and the parameter installation method. And has analyzed great emphasis on the boil for the water control system, the steam drum water control object show the inertia, the non-self regulation ability, uses of a fuzzy control to control it, and separately carries on the simulation using MATLAB to the tradition PID control and the fuzzy PID cascade control, With comparing using the fuzzy PID cascade control method obtain result that is delay slightly, over small, enables the steam drum the dynamic characteristic to obtain the optimization.Keywords: Fuzzy control; For the water control; PID control目录引言 (1)第一章控制系统的时域性能分析 (2)1.1 一阶系统的时域响应分析 (2)1.2 二阶系统的时域响应分析 (3)1.3 高阶系统的时域响应分析 (6)第二章PID控制及其调节过程 (9)2.1 比例调节（P调节） (9)2.2 积分调节（I调节） (10)2.3 比例积分调节（PI调节） (11)2.4 比例积分微分调节（PID调节） (13)第三章PID的整定方法 (18)3.1 齐格勒-尼柯尔斯法则 (18)3.2 广义频率法 (20)3.3 工程整定法 (26)第四章锅炉给水控制系统分析 (33)4.1 给水控制的任务 (33)4.2 给水控制对象的动态特性 (33)4.2.1 给水流量扰动下水位的动态特性 (34)4.2.2 蒸汽流量扰动下的水位的动态特性 (35)4.2.3 炉膛热负荷扰动下水位控制对象的动态特性 (36)4.3 给水自动控制系统 (36)4.3.1 单级三冲量给水控制系统 (37)4.3.2 串级三冲量给水控制系统 (41)4.4 给水全程控制系统 (45)4.4.1 全程控制的概念 (45)4.4.2 对给水全程控制系统的要求 (45)4.4.3 单元制锅炉给水全程控制方案 (46)4.5 300MW单元机组给水全程控制系统实例 (48)4.5.1 给水热力系统简介 (48)4.5.2 给水全程控制系统原理 (48)第五章模糊控制理论及系统 (53)5.1 模糊控制理论的发展 (53)5.2 模糊控制系统的原理 (53)5.3 模糊控制器的分类 (55)5.4 模糊控制器的设计 (56)5.4.1 模糊控制器的输入输出变量 (57)5.4.2 模糊控制规则的设计 (57)5.4.3 确立模糊化和非模糊化方法 (58)5.4.4 采样时间的选择 (59)第六章系统仿真 (60)6.1 PID系统仿真 (60)6.2 模糊自适应PID控制系统仿真 (61)6.3 两种控制方法的比较 (64)结论 (65)参考文献 (66)附录 (67)谢辞 (74)引言火电站的热工控制技术水平随着火电机组单机容量的增加和控制仪表的进步而达到崭新的水平。
PID参数整定调节方法
PID参数如何设定调节内容:PID参数如何设定调节PID就是比例微积分调节,具体你可以参照自动控制课程里有详细介绍！正作用与反作用在温控里就是当正作用时是加热,反作用是制冷控制。
PID控制简介目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。
自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
一个控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。
控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。
不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。
比如压力控制系统要采用压力传感器。
电加热控制系统的传感器是温度传感器。
目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的PID控制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator),其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。
可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制,而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连,如Rockwell的PLC-5等。
还有可以实现PID 控制功能的控制器,如Rockwell 的Logix产品系列,它可以直接与ControlNet相连,利用网络来实现其远程控制功能。
1、开环控制系统开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。
在这种控制系统中,不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
PID参数调节原理和整定方法ppt课件
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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
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。
PID参数调节原理和整定方法
实时曲线观察窗口
CS3000系统PID参数整定方法
无扰动切换பைடு நூலகம்
勿扰动切换：控制回路手动（MAN）到自动 （AUT）状态切换时，保证设定值(SV)与测 量值（PV）保持一致或相当。 PID控制只有在控制回路处于AUT状态，也就 是负反馈回路时才有用。
CS3000系统PID参数整定方法
改变模式
手动
自动
串级
CS3000 调整窗口
进行PID参数调节时，建议按下保留按钮 ，以方便在切换画面后观察保留的趋势 ，PID参数调整完后必须取消。 要进行PID参数调节，首先必须要有权限 。显示“=”表示可以进行参数修改，显 示“：”表示不能对参数进行修改。默 认值班长有权限修改。
比例带表；值越大，作用越小，范围0-1000 % 积分时间；值越大，作用越小，范围0.1-10000s 微分时间；值越大，作用越大，范围0-10000s
CS3000系统常用PID参数
P （%） 20~60 30~70 20~80 40~100 I D (s) (s) 180~600 3~180 24~180 60~300 6~60
温度 压力 液位 流量
IA 系统PID参数整定
要进行PID参数调节，首先必须要有权限 ，默认情况下值班长有权限修改。
CS3000系统PID参数整定方法
串级回路PID参数调整
因为串级调节系统一般应用于容量滞后较大的 场合，必须加微分，所以主调一般取PID，而 副调一般取P就可以了。但是副参数是流量， 压力时，可加一定的I作用，这里也不是为了 消除余差，只是流量，压力付对象时间常数太 小，导致副调节器的P不能太小，调节作用弱， 加上积分是为了使副参数偏离给定值太远。
浙大工业过程控制-4.PID控制器的参数整定及其应用
2
pid控制器通过比较压力设定值与实际值之间的 误差，不断调整气瓶的阀门或泵的工作状态，从 而实现对压力的精确控制。
3
在压力控制系统中，pid控制器能够快速响应压 力的变化，并自动调整气瓶的阀门或泵的工作状 态，确保压力的稳定。
05 结论
pid控制器的发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展，PID控制器将逐渐实现智能 化，能够自适应地调整参数，提高控制精度和稳定性。
详细描述
智能优化算法利用人工智能和优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，自动确 定PID控制器的参数。这种方法能够处理高度非线性、不确定性和时变性的系统， 但需要较高的计算资源和较长的计算时间。
04 pid控制器的应用实例
液位控制系统
液位控制系统是pid控制器最常见的应 用之一。通过pid控制器，可以精确控 制液位的高度，使其保持在设定的范 围内。
浙大工业过程控制-4.pid控制器的 参数整定及其应用
目录
• 引言 • pid控制器的基本原理 • pid控制器的参数整定方法 • pid控制器的应用实例 • 结论Fra bibliotek01 引言
背景介绍
工业过程控制是实现工业自动化和智 能化的重要手段，而PID控制器作为 一种经典的控制算法，在工业过程控 制中得到了广泛应用。
PID控制器具有结构简单、易于实现、 鲁棒性强等优点，适用于各种线性或 非线性系统。
pid控制器的重要性
PID控制器在工业过程控制中发挥着至关重要的作用，能够提高系统的控制精度 、稳定性和响应速度，从而提高生产效率和产品质量。
PID控制器的参数整定是实现其优良性能的关键，需要根据不同的控制系统和工 况进行合理调整。
在液位控制系统中，pid控制器能够快 速响应液位的变化，并自动调整水泵 的工作状态，确保液位高度的稳定。
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PID调节器的调节过程及其参数的整定方法
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南京工程学院
摘要
锅炉汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接反映了锅炉蒸汽负荷与给水流量之间的平衡关系。
汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在规定的范围内。
由于给水的系统的复杂性，现有的火电厂全程给水控制采用传统的PID控制，使精确数模型难以建立，并且系统具有大滞后、时变性等一系列特点，往往难以满足火电组复杂工况要求，所以许多大型火电力厂对现有的全程给水控制提出了优化方案。
本文首先对控制系统进行时域分析，然后介绍PID控制器的调节过程及其参数的整定的方法。
重点分析了锅炉的给水控制系统，针对汽包水位控制对象的动态特性表现为与惯性、无自平衡能力的特点，采用先进的智能控制算法之一的模糊控制对其进行控制，并利用MATLAB分别对常规PID控制和模糊PID串级控制进行仿真，结果表明采用模糊PID串级控制方法比常规PID控制方法延迟小、超调量小，使得汽包的动态特性得到优化。
关键词：模糊控制；给水控制；PID控制
目录
引言
第一章PID的控制及其调节过程
1.1 比例调节（P调节）
1.2 积分调节（I调节）
1.3 比例积分调节（PI调节）
1.4 比例积分微分调节（PID调节）
第二章锅炉给水控制系统分析
2.1 给水控制任务
2.2 给水控制对象的动态特性
2.2.1 给水流量扰动下水位的动态特性
2.2.2 蒸汽流量扰动下水位的动态特性
2.3 3000MW单元机组给水全程控制系统实例第三章系统仿真
3.1 PID的系统仿真
3.2 模糊自适应PID控制系统仿真
3.3 两种控制方法的比较
结论
参考文献
设计体会
致谢
引言
火电站的热工控制技术水平随着火电机单机容量的增加和控制仪表的进步而达到崭新的水平。
电力生产过程要求单元机的主、辅机的处理能满足电网的统一、协调要求，而热工控制系统作为实现这一要求的有效手段，担负着机组回路调节、连锁保护、顺序控制等功能。
一台大容量单元机组的主辅机设备是十分复杂的，机组运行过程中需要监视和控制的项目和参数很多。
特别是在机组启停以及故障处理中，需要进行的操作步骤就更为繁多，稍有不慎，就可能造成严重的事故，带来巨大的损失。
在正常运行过程中，对运行参数控制的好坏，也直接影响到机组的经济指标以及设备寿命。
因而，现代大容量单元组的安全经济运行，必须要有与之相适应的自动控制系统来保证。
目前，单元机组的自动化系统与设备已成为与机、炉、电气主设备不可分割、同等重要的组成部分。
锅炉汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接反映了锅炉蒸汽负荷与给水流量之间的平衡关系，维持汽包水位在正常的范围是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。
汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，容易坏过热器，而汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。
目前，锅炉汽包水位控制传统的方法包括：基于PID控制的单级三冲量，串级三冲量等。
传统的PID控制器由于结构简单、用途广泛、适用性强、使用灵活。
在工业控制中，PID控制是工业控制中最常用的方法，在工业控制中占主导地位。
但是，随着火电机组容量的不断扩大，对给水控制系统提出了更高的要求；汽包蓄水量和蒸发面积减少，加快了汽包水位的变化速度；锅炉容量的扩大，显著提高了锅炉受热面的热负荷，使锅炉负荷变化对水位的影响加剧，系统动态特性变化幅度较大。
对于上述传统的控制方案效果不佳，而且系统的参数整定困难。
为此，一些先进的控制方法引入了控制系统的设计。
为了使控制器具有较好的自适应性。
实现控制参数的自动调整，采用了模糊控制理论的方法。
目前，模糊控制已成为智能自动化控制研究中最为活跃而富有成果的领域。
其中，模糊PID 控制技术扮演了十分重要的角色，并且仍将成为未来研究与应用的重点技术之一。