Ziegler-Nichols参数整定控制器步骤与方法
衰减曲线法整定pid参数
衰减曲线法整定pid参数
衰减曲线法（Ziegler-Nichols 方法）是一种经典的 PID 参数整定方法。
该方法
的基本思路是通过实验方法得到系统的临界增益和临界周期，并根据这些参数计算出适当的 PID 参数，以使系统稳定。
步骤：
1.首先设定一个较大的比例增益，使系统出现持续的振荡；
2.测量振荡周期T及振幅A，并计算出临界周期Tc和临界增益Kc，其中Kc
即为出现持续振荡时比例增益的大小；
3.根据实验结果，选择合适的 PID 控制器类型（P、PI、PD、PID）；
4.根据经验公式计算出 PID 参数Kp、Ki、Kd，公式如下：
- P型控制器：Kp=0.5Kc
- PI型控制器：Kp=0.45Kc，Ti=0.85Tc
- PD型控制器：Kp=0.8Kc，Td=0.1Tc
- PID型控制器：Kp=0.6Kc，Ti=0.5Tc，Td=0.125Tc
5.进行实验验证，如果系统稳定则参数整定成功，否则需要调整参数，并重复
以上步骤直到系统稳定。
需要注意的是，衰减曲线法在实际应用中存在一些局限性，例如无法应用于开
环不稳定或过于非线性的系统中。
此外，该方法的参数整定结果也不一定是最优的，因此需要结合实际应用场景进行参数调整。
ziegler-nichols整定法参数求解
ziegler-nichols整定法参数求解使用Ziegler-Nichols整定法的目的是确定控制器的参数，以达到系统稳定并能快速响应外部变化的要求。
该方法是描述性整定方法中最为简单和常用的一种方法。
在本文中，我们将一步一步回答有关Ziegler-Nichols 整定法参数求解的问题。
第一步：系统识别首先，我们需要识别被控对象的动态特性。
这可以通过施加一个阶跃输入信号（例如单位阶跃函数）来实现。
记录输出信号的响应，并使用数据分析工具来确定系统的传递函数。
传递函数通常被表示为开环传递函数（OLTF）。
第二步：确定临界增益（Critical Gain）接下来，我们要找到系统的临界增益。
这是指当控制系统的增益达到一定水平时，系统开始发生震荡或振荡的状态。
在Ziegler-Nichols整定法中，我们观察系统的震荡频率，并记录下来。
然后，我们通过调整控制器增益来寻找临界增益。
临界增益通常被表示为K_u。
第三步：计算比例增益（Proportional Gain）在Ziegler-Nichols整定法中，比例增益（K_p）是通过临界增益的一种推导公式来确定的。
具体而言，当控制器增益为临界增益的一半时，我们可以得到比例增益。
即：K_p = 0.5 * K_u。
第四步：计算积分时间（Integral Time）积分时间（T_i）也可以通过临界增益的一种公式来计算。
在Ziegler-Nichols整定法中，T_i等于临界增益的L型曲线与水平轴交点之间的时间。
通常，我们可以通过观察系统的动态响应曲线来估计这个时间。
第五步：计算微分时间（Derivative Time）微分时间（T_d）同样可以通过临界增益的一个公式来计算。
在Ziegler-Nichols整定法中，T_d等于临界增益的L型曲线达到最大值时所对应的时间。
与积分时间一样，我们可以通过观察系统的动态响应曲线来估计这个时间。
第六步：测试和修正一旦我们确定了比例增益、积分时间和微分时间，我们可以将它们应用于控制器，并对系统进行测试和调整。
ziegler-nichols整定法参数求解 -回复
ziegler-nichols整定法参数求解-回复在控制系统中，为了实现系统的稳定性，需要对控制器进行参数调整。
其中一种常用的方法是Ziegler-Nichols整定法。
本文将一步一步回答关于Ziegler-Nichols整定法的参数求解问题。
1. Ziegler-Nichols整定法简介Ziegler-Nichols整定法是由约翰·尼科尔斯（John G. Ziegler）和威廉·尼科尔斯（Nathaniel B. Nichols）于1942年提出的一种常用的PID控制器参数整定方法。
它是一种相对简单的方法，适用于一些简单且稳定的控制系统。
2. 何时使用Ziegler-Nichols整定法？Ziegler-Nichols整定法适用于具有单输入单输出（SISO）控制器以及相对简单的、稳定的控制系统。
它可以用于工业过程控制、温度控制、液位控制等各种自动控制系统设计与实现中。
3. Ziegler-Nichols整定法的步骤步骤1：将控制器的积分和微分部分调整为零，只保留比例部分。
通过改变比例增益值Kp，观察系统的响应，并找到临界增益Kpc。
步骤2：根据临界增益Kpc，选择合适的参数设置方式（P、PI、PID）。
- P：在Kpc处，系统开始出现周期性振荡，并记下振荡周期Tu。
- PI：在Kpc处，系统开始出现一定幅值的稳态误差。
记下此时的增益值Kp，并计算回应时间Td。
选择一个适当的积分时间Ti。
- PID：在Kpc处，系统开始出现振荡，并记下振荡周期Tu。
选择一个适当的微分时间Td。
步骤3：根据所选参数设置方式，计算出Kp、Ti和Td的值。
4. 举例说明Ziegler-Nichols整定法的参数求解步骤假设我们要对一个流量控制系统进行参数求解，其传输函数为G(s) =5/(s+1)(s+3)。
步骤1：调整比例增益值Kp，观察系统的响应。
根据试错法，我们可以将Kp的值从0开始逐渐增加，直到系统开始发生振荡。
pid控制器参数整定方法及应用
pid控制器参数整定方法及应用PID控制器是工业自动化中常用的一种控制器，其参数整定方法及应用对于控制系统的稳定性和性能有着至关重要的作用。
本文将详细介绍PID控制器参数整定方法及应用。
一、PID控制器概述PID控制器是由比例控制器、积分控制器和微分控制器三部分组成的，利用反馈信号进行控制。
其中比例控制器通过测量误差的大小，对被控制对象进行控制，积分控制器通过测量误差的积分，对被控制对象进行控制，微分控制器通过测量误差的微分，对被控制对象进行控制。
PID控制器通过组合三个控制方式，可以对被控制对象进行更加精确的控制。
二、PID控制器参数整定方法1. 经验法PID控制器参数整定的第一步是通过经验法确定参数初值。
经验法是根据实际经验和实验数据得出的整定参数，是参数初值的基础。
经验法的参数初值如下：比例系数Kp取值为被控对象动态响应曲线的最大斜率处的斜率倒数；积分时间Ti取值为被控对象动态响应曲线从起点到终点的时间长度；微分时间Td取值为被控对象动态响应曲线的最大曲率处的时间。
2. Ziegler-Nichols法Ziegler-Nichols法是广泛应用的PID控制器参数整定方法之一，其步骤如下：a.将比例系数Kp调至临界增益Kcr处，此时系统开始振荡；b.测量振荡周期Tu；c.根据系统类型选择合适的参数整定公式，计算出参数初值：系统类型 Kp Ti TdP型系统 0.5Kcr ——PI型系统 0.45Kcr Tu/1.2 —PD型系统 0.8Kcr — Tu/8PID型系统 0.6Kcr 0.5Tu Tu/83. Chien-Hrones-Reswick法Chien-Hrones-Reswick法是另一种常用的PID控制器参数整定方法，其步骤如下：a.测量被控对象的动态响应曲线，并计算出其惯性时间常数L、时延时间T和时间常数K；b.根据系统类型选择合适的参数整定公式，计算出参数初值：系统类型 Kp Ti TdP型系统 0.5K ——PI型系统 0.45K L —PD型系统 0.8K — TPID型系统 0.6K 0.5L 0.125T三、PID控制器应用PID控制器广泛应用于工业自动化中，例如温度控制、压力控制、流量控制等。
ziegler-nichols整定法参数求解 -回复
ziegler-nichols整定法参数求解-回复Zieglernichols整定法参数求解在控制系统中，系统的稳定性和性能是非常重要的。
为了使系统能够稳定并具有良好的性能，需要对控制器参数进行调整。
Zieglernichols整定法是一种广泛应用的方法，用于调整PID控制器的参数。
本文将以Zieglernichols整定法参数求解为主题，一步一步解释这一方法的原理和具体实施步骤。
首先，我们需要明确PID控制器的三个参数，分别是比例系数（P），积分时间（I），和微分时间（D）。
这些参数的选择直接影响着控制系统的行为和稳定性。
比例系数决定了系统对误差的响应速度，积分时间决定了系统对误差的持续积累程度，而微分时间决定了系统对误差变化率的响应。
Zieglernichols整定法是一种基于系统频率响应的方法。
它的实质是根据系统的临界增益和周期来确定PID参数。
临界增益是系统在稳定之前的最大增益，而临界周期是系统在达到稳定之前的振荡周期。
首先，我们需要将系统设置为开环状态，并施加一个步变信号。
然后，记录系统的输出响应。
通过观察输出信号的振荡特性，我们可以估计出临界周期。
接下来，我们需要找到临界增益。
我们可以逐步增加控制器的比例系数，观察系统的输出信号是否发生持续的振荡。
当系统输出信号发生持续的振荡时，此时控制器的增益即为临界增益。
一旦我们得到了临界增益和临界周期，根据Zieglernichols整定法的公式，我们可以计算出PID参数。
根据不同的控制规则（常用的有P规则、PI 规则和PID规则），我们可以得到不同的参数设置。
对于P规则，比例系数P的值等于临界增益的1.2倍除以临界周期。
对于PI规则，比例系数P的值等于临界增益的0.9倍除以临界周期，积分时间I的值等于临界周期的0.3倍。
对于PID规则，比例系数P的值等于临界增益的1.25倍除以临界周期，积分时间I的值等于临界周期的0.5倍，微分时间D的值等于临界周期的0.1倍。
水位三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法
水位三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法水位的三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法主要用于水位控制系统中，该方法可以在一定程度上提高系统的控制性能和稳定性。
以下是关于水位的三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法的详细介绍。
一、水位的三冲量调节控制策略在水位控制系统中，三冲量调节控制策略是一种常用的调节方法。
该策略通过对水位控制系统中的三个冲量（比例、积分、微分）进行调整，来实现对水位的稳定控制。
1.比例冲量控制：比例冲量控制是根据水位与设定值之间的偏差，按照一定的比例关系加大或减小输入信号。
比例系数的选择需要根据实际系统的特性进行调整，一般情况下可以通过试探法或经验法进行初步调整，然后再通过试验的方式进行优化。
2.积分冲量控制：积分冲量控制是根据水位偏差的积分值来调节系统的输出。
积分冲量可以减小稳态误差，提高系统的稳定性和鲁棒性。
积分冲量的选择需要结合系统的动态响应特性进行调整，一般情况下需要进行试验和优化。
3.微分冲量控制：微分冲量控制是根据水位变化的速率来调节系统的输出。
微分冲量可以提高系统的响应速度和抗干扰能力，但如果参数选择不当会导致系统的震荡。
微分冲量的选择需要结合系统的动态响应特性进行调整，一般情况下需要进行试验和优化。
串级控制是一种高级的控制方法，通过在系统内部增加一个或多个级联控制环，来进一步提高系统的控制品质。
下面介绍一种常用的串级调节参数整定方法，即Ziegler-Nichols法。
1.首先选择一个合适的比例系数Kp:-将系统设为比例控制模式，调节Kp的值，直到系统发生持续振荡。
-记录下持续振荡的周期Tp。
2.根据振荡周期Tp，计算出比例增益Ku:-Ku=4/(π*Tp)。
3.根据Ku的值，选择合适的控制器类型和相应的参数:-P控制器：Kp=0.5*Ku。
-PI控制器：Kp=0.45*Ku，Ti=Tp/1.2-PID控制器：Kp=0.6*Ku，Ti=Tp/2，Td=Tp/84.将调节器参数输入控制器，并进行参数整定:-根据系统的实际情况，通过试验和仿真的方式进行参数的优化。
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。
ziegler-nichols 参数整定方法
ziegler-nichols 参数整定方法
Ziegler-Nichols参数整定法是一种常见的PID控制器的参数调优方法。
此方法由JohnG.Ziegler和NathanielB.Nichols在1942年提出，经过多年的实践和发展，已成为工业实践中常用的控制器参数调节方法之一。
Ziegler-Nichols参数整定法主要基于试验和经验，可以大大降低控制器参数调整的繁琐和困难，提高控制器的性能和稳定性。
Ziegler-Nichols参数整定法可以分为两种：开环试验法和闭环试验法。
开环试验法是在系统处于开环状态下进行试验，通过分析系统的频率响应曲线来获得系统参数和PID 控制器参数。
闭环试验法则是系统处于闭环状态下进行试验，根据试验结果来自适应选取PID参数。
下面介绍闭环试验法：
步骤1：设定kp=0，ki=0，kd=0，并将控制器连接到待控制的系统中，设定一个比例增益K，保持温度或压力或流量等变量已经稳定在故障范围内，并使控制器的输出值保持在零值。
步骤2：逐步增大K，直到系统开始发生振荡。
此时记录下振荡的振幅和周期。
步骤3：计算PID控制器的参数
p：kp=0.5*K/振荡振幅
i：ki=1.2*K/振荡周期
步骤 4 ：将PID控制器的参数设置进控制器中，并进行闭环试验，检查控制器控制系统的性能。
如果发现控制效果还不够理想，可以根据需要进行微调。
需要说明的是，Ziegler-Nichols参数整定法是一种经验公式，仅适用于某些类型的控制系统。
在工程实践中，应该根据具体系统的特性结合经验知识来调整PID控制器中的参数，以达到良好、稳定的控制效果。
齐格勒尼科尔斯方法
齐格勒尼科尔斯方法1. 简介齐格勒尼科尔斯方法（Ziegler-Nichols method），也称为闭环调整法或经验法则，是一种用于自动控制系统的PID（比例-积分-微分）控制器参数调整方法。
该方法由美国工程师John G. Ziegler和Nathaniel B. Nichols于1942年提出，是最早被广泛应用的PID控制器参数整定方法之一。
PID控制器是一种常见的反馈控制器，用于调节系统输出与期望值之间的误差。
PID控制器由比例项、积分项和微分项组成，通过调整这些参数可以实现对系统的稳定性、响应速度和抗干扰能力等性能指标的优化。
齐格勒尼科尔斯方法通过对系统单位阶跃响应曲线的分析，确定合适的PID参数。
它基于试错法则，通过逐步增加比例增益、积分时间和微分时间来观察系统响应，并根据响应曲线形状进行参数调整。
该方法简单易行且不需要对系统进行数学建模，因此在实际工程中得到广泛应用。
2. 齐格勒尼科尔斯方法的步骤齐格勒尼科尔斯方法的参数整定步骤如下：2.1 设置比例增益为0首先将PID控制器的比例增益调整为0，即只开启积分和微分控制。
2.2 增加比例增益至临界增益逐步增加比例增益，直到系统出现持续的、稳定的振荡。
此时，记录下临界增益（K_c）。
2.3 测量临界周期在临界增益下，测量一次完整振荡所需的时间，即临界周期（P_c）。
2.4 计算PID参数根据经验公式计算PID参数：•比例增益（K_p）= 0.6 * K_c•积分时间（T_i）= 0.5 * P_c•微分时间（T_d）= 0.125 * P_c3. 示例应用假设有一个温度控制系统，需要设计一个PID控制器来保持温度在设定值附近波动。
以下是使用齐格勒尼科尔斯方法进行参数整定的示例步骤：1.将PID控制器的比例增益设为0。
2.增加比例增益，直到系统出现持续的、稳定的振荡。
假设此时比例增益为2，记录下临界增益（K_c）为2。
3.在临界增益下，测量一次完整振荡所需的时间，假设临界周期（P_c）为10秒。
Ziegler-Nichols方法进行PID参数整定
利用Ziegler-Nichols方法进行PID参数设置在实际应用中，我们尽量避免使用高深复杂的数学公式，希望能使经验法更多的发挥能力，这样既可以节省很多时间，也可以通过经验的传授使更多的工程师或工人可以掌握一种简单有效的方法来进行PID控制器的调节。
传统的PID经验调节大体分为以下几步：1． 关闭控制器的I和D元件，加大P元件，使产生振荡。
2． 减小P，使系统找到临界振荡点。
3． 加大I，使系统达到设定值。
4． 重新上电，观察超调、振荡和稳定时间是否符合系统要求。
5． 针对超调和振荡的情况适当增加微分项。
以上5个步骤可能是大家在调节PID控制器时的普遍步骤，但是在寻找合时的I和D参数时，并非易事。
如果能够根据经典的Ziegler-Nichols（ZN法）公式来初步确定I和D元件的参数，会对我们的调试起到很大帮助。
John Ziegler和Nathaniel Nichols发明了著名的回路整定技术使得PID 算法在所有应用在工业领域内的反馈控制策略中是最常用的。
Ziegler-Nichols 整定技术是1942年第一次发表出来，直到现在还被广泛地应用着。
所谓的对PID回路的“整定”就是指调整控制器对实际值与设定值之间的误差产生的反作用的积极程度。
如果正巧控制过程是相对缓慢的话，那么PID 算法可以设置成只要有一个随机的干扰改变了过程变量或者一个操作改变了设定值时，就能采取快速和显著的动作。
相反地，如果控制过程对执行器是特别地灵敏而控制器是用来操作过程变量的话，那么PID算法必须在比较长的一段时间内应用更为保守的校正力。
回路整定的本质就是确定对控制器作用产生的过程反作用的积极程度和PID算法对消除误差可以提供多大的帮助。
经过多年的发展，Ziegler-Nichols方法已经发展成为一种在参数设定中，处于经验和计算法之间的中间方法。
这种方法可以为控制器确定非常精确的参数，在此之后也可进行微调。
Ziegler-Nichols方法分为两步：1． 构建闭环控制回路，确定稳定极限。
衰减曲线法参数整定的过程
衰减曲线法参数整定的过程
衰减曲线法（Ziegler-Nichols方法）是一种常用的PID控制器参数整定方法。
下面是衰减曲线法参数整定的一般过程：
1. 确定控制对象：首先要明确需要控制的对象是什么，了解其动态特性和响应。
2. 初始参数设置：将PID控制器的三个参数（比例增益Kp，积分时间Ti，微分时间Td）初始化为较小的值。
3. 增益调整（Gain tuning）：将控制器的比例增益Kp逐渐增大，观察系统的响应。
如果系统出现震荡，说明增益过大；如果响应过度衰减或不稳定，说明增益过小。
根据观察调整增益，直到系统开始出现轻微的震荡。
4. 临界增益的确定：找到震荡开始时的控制器增益值，称之为临界增益（Kc）。
5. 临界周期的测量：测量震荡周期（Tc），即两个连续峰值或谷值之间的时间。
6. 参数计算：
- 比例增益（Kp）：取临界增益的值的60%作为比例增益，即Kp = 0.6 * Kc。
- 积分时间（Ti）：取临界周期的1/2作为积分时间，即Ti = Tc / 2。
- 微分时间（Td）：取临界周期的1/8作为微分时间，即Td = Tc / 8。
7. 参数调整：根据实际需求和系统性能，微调参数以达到更好的控制效果。
可以通过试错法或其他自动调整方法进一步优化参数。
请注意，衰减曲线法是一种经验性的方法，其效果可能因控制对象的不同而有所差异。
在实际应用中，可能需要多次迭代和调整才能找到最佳的参数组合。
齐格勒-尼科尔斯方法案例
齐格勒-尼科尔斯方法案例齐格勒-尼科尔斯方法（Ziegler-Nichols method）是一种用于控制系统参数调节的经验法则。
它是由齐格勒（Ziegler）和尼科尔斯（Nichols）在1942年提出的，被广泛应用于PID控制器的参数整定。
这种方法的基本思想是通过实验测试，观察系统的响应曲线，然后根据曲线特征来确定PID控制器的参数。
下面我将从多个角度来解释齐格勒-尼科尔斯方法案例。
首先，齐格勒-尼科尔斯方法的步骤如下：1. 将控制器的比例增益（Kp）设为零。
2. 逐渐增加比例增益，直到系统出现持续的振荡。
3. 测量振荡的周期（Tu）。
4. 根据振荡周期（Tu）来计算出临界比例增益（Kc）。
5. 根据临界比例增益（Kc）来计算出比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）。
从理论角度来看，齐格勒-尼科尔斯方法的目标是通过系统的振荡特性来确定PID控制器的参数，以实现系统的稳定性和响应速度的平衡。
通过测量振荡的周期，可以得到临界比例增益，进而计算出比例增益、积分时间和微分时间。
从实际应用角度来看，齐格勒-尼科尔斯方法可以用于各种控制系统的参数整定，包括温度控制、液位控制、压力控制等。
通过实验测试和计算，可以得到合适的PID参数，使系统能够快速响应和稳定运行。
从案例角度来看，假设我们要控制一个温度系统，使用齐格勒-尼科尔斯方法进行参数整定。
我们首先将比例增益设为零，然后逐渐增加比例增益，直到系统出现持续的振荡。
测量振荡的周期后，我们可以计算出临界比例增益。
根据临界比例增益，我们可以进一步计算出比例增益、积分时间和微分时间。
最后，将这些参数设置到PID控制器中，使系统能够稳定地控制温度。
总结起来，齐格勒-尼科尔斯方法是一种经验法则，用于PID控制器参数整定。
它通过实验测试和计算，根据系统的振荡特性来确定合适的参数。
这种方法在实际应用中被广泛使用，可以提高控制系统的稳定性和响应速度。
Ziegler-Nichols参数整定控制器步骤与方法
Ziegler-Nichols参数整定控制器步骤与方法：对于控制系统的一个开环传递函数：试采用Z-N整定公式计算系统的P、PI、PID控制器的参数，绘制整定后的系统单位阶跃响应。
建立如下图所示的Simulink模型。
开环最小二乘法的曲线拟合：（只对前30秒求出直线方程）选定相应的时间序列找到相应的值记录需要拟合的点时间序列：xout'0Columns 1 through 90 0.6000 1.2000 1.8000 2.4000 3.0000 3.6000 4.2000 4.8000Columns 10 through 185.40006.0000 6.60007.2000 7.80008.40009.0000 9.6000 10.2000Columns 19 through 2610.8000 11.4000 12.0000 12.6000 13.2000 13.8000 14.4000 15.0000输出序列：yout'Columns 1 through 90 0 0 0 0 0.4200 1.4416 2.6924 3.9721Columns 10 through 185.18506.29047.27598.1434 8.90109.5594 10.1300 10.6236 11.0501Columns 19 through 2611.4182 11.7359 12.0100 12.2465 12.4504 12.6262 12.777812.9086线性拟合：cftool工具箱得出一个合适的直线，画出S曲线得到：最后编写m文件，得到L=2.2，T=9.8-2.2=7，K=13.727% %分别用单纯的比例控制、比例积分、比例积分微分控制L=2.2;T=7;K=13.727KP=T/(K*L)%纯比例控制%simulink_P仿真开始yP=y.data;save yP%PI控制KPi=0.9*KP%积分的比例系数TI=L/0.3;Ki=1/TI%simulink_PI控制仿真开始yPI=y.data;save yPI%传统PID控制KPid=1.2*KPTI_d=2.2*L;Ki_d=1/TI_dtou=0.5*LyPID=y.data;save yPID% % 画出三种控制方式的最终图形load yP;load yPI;load yPID;plot(tout, yP,'-','linewidth',2) ,hold onplot(tout, yPI,'r--','linewidth',2 ),hold on;plot(tout, yPID,'g.-','linewidth',2 ),hold off;legend('比例控制','比例积分控制','比例-积分-微分控制')。
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。
ziegler-nichols整定法
Ziegler-Nichols整定法是一种古老而广泛应用的经验方法，用于设计PID控制器（比例-积分-微分控制器）。
Ziegler和Nichols最早在1942年发表了这个方法，至今仍适用于在若干场景中进行初始PID参数调整。
Ziegler-Nichols方法有两种，一种是基于闭环响应的方法（也称为Ziegler-Nichols震荡法），另一种是基于开环响应的方法。
**1\. Ziegler-Nichols震荡法（基于闭环响应）**此方法的步骤如下：1. 关闭积分 (I) 和微分 (D) 动作，并将系统设置为仅比例控制 (P)。
将比例增益Kp逐渐增加，直到系统产生持续的周期性震荡。
此时的比例增益称为临界增益(Ku)，临界周期记为Pu。
2. 根据临界增益(Ku) 和临界周期(Pu)，使用Ziegler-Nichols表格确定合适的PID参数：3. P控制器：Kp = 0.5 \* Ku4. PI控制器：Kp = 0.45 \* Ku, Ki = 1.2 \* Kp / Pu5. PID控制器：Kp = 0.6 \* Ku, Ki = 2 \* Kp / Pu, Kd = Kp \* Pu / 8**2\. Ziegler-Nichols方法（基于开环响应）**此方法要求测量系统的开环响应。
步骤如下：1. 从系统输入到系统输出建立开环，并在输入端注入一个阶跃信号。
2. 测量系统的开环响应并计算最大斜率（R)处的时间常数(T)和死区时间(L)。
3. 使用Ziegler-Nichols表格选择合适的PID参数：4. P控制器：Kp = 1 / (R \* L)5. PI控制器：Kp = 0.9 / (R \* L), Ki = 3 \* Kp / T6. PID控制器：Kp = 1.2 / (R \* L), Ki = 2 \* Kp / T, Kd = Kp \* T / 2记住，Ziegler-Nichols整定法得到的参数仅作为初始值，可能需要根据系统性能要求进一步调整。
zn整定法
zn整定法
ZN整定法是一种常用于PID控制器参数整定的方法，它是根据系统的阶跃响应曲线来调整控制器的参数。
ZN整定法由Ziegler和Nichols两位工程师提出，被广泛应用于工业自动化领域。
ZN整定法主要包括以下步骤：
1. 首先将控制器的积分时间（Ti）和微分时间（Td）设为零，只保留比例增益（Kp）。
2. 将系统的控制器输出与被控对象相连，输入一个单位阶跃信号。
3. 观察系统的阶跃响应曲线，并记录相关数据，如超调量（Overshoot）和过渡时间（Settling time）等。
4. 根据系统的阶跃响应曲线，通过经验公式计算出合适的控制器参数。
- Kp：以振荡到达稳态的幅值为基准，将比例增益设为该幅值的60%
- Ti：以第一个过零点到达稳态的时间为基准，将积分时间设为该时间的时间常数的2~3倍
- Td：以前一个过零点到达稳态的时间为基准，将微分时间设为该时间的时间常数的1/2~1/8倍
5. 将得到的参数设置到控制器中，并重新进行阶跃响应测试，以验证整定效果。
6. 根据实际情况对参数进行微调和优化，以达到更好的控制性
能。
ZN整定法是一种经验性的方法，其结果可能不够精确，但在实际工程中被广泛使用，可以作为初始整定参数的参考。
需要注意的是，在具体应用中还需考虑系统的稳定性、鲁棒性等因素，并根据实际需求进行进一步的参数调整和优化。
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控制器是一种常见的控制器类型，可以用于许多自动控制系统中。
PID控制器的性能很大程度上取决于参数的选择，因此需要进行参数自整定来提高系统的稳定性和响应速度。
常见的PID参数自整定方法包括Ziegler-Nichols方法、Chien-Hrones-Reswick方法、频率响应法、模糊PID控制方法等。
其中，Ziegler-Nichols方法是最常用和简单的方法之一、该方法通过实验来确定系统的临界增益和周期，从而确定参数。
具体步骤如下：1.首先将系统的输出作为输入，增大控制器的增益直到系统开始发生振荡，即系统的曲线变为震荡波形。
2.记下此时的控制器增益，称为临界增益(Ku)。
3.记下系统振荡的周期，称为临界周期(Tu)。
根据Ziegler-Nichols方法得到的临界增益和临界周期，可以计算得到PID参数的初值：-比例增益参数(Kp)=0.6*Ku-积分时间参数(Ti)=0.5*Tu-微分时间参数(Td)=0.125*Tu然后，通过实际调试和测试来对这些初值进行微调，以获得更好的控制效果。
微调的方法包括手动试错法、自适应控制法等。
此外，Chien-Hrones-Reswick方法是另一种常见的PID参数自整定方法，它基于频域响应的分析。
该方法需要对系统的传递函数进行频率响应的测试，然后根据响应曲线的特性来确定参数。
通过分析频率响应曲线，可以得到PID参数的初值，并进行微调。
模糊PID控制法是一种基于模糊逻辑的参数整定方法，它通过模糊控制器来实现PID参数的在线调整。
模糊PID控制法的优点在于可以根据系统的实时性能来动态地调整参数，适用于复杂的非线性系统。
实现PID参数自整定的方法有多种途径，可以通过MATLAB等数学建模软件进行模拟实验和参数分析，也可以通过控制器硬件进行实际调试。
对于一些特定类型的系统，还可以通过系统辨识的方法来推导出传递函数，从而进行参数的精确计算。
使用Ziegler-Nichols方法的自整定控制
使用Ziegler-Nichols方法的自整定控制John Ziegler（Zeke）和Nathaniel Nichols可能不是发明比例-积分-微分（PID）控制器的人，但是他们著名的回路整定技术使得PID算法在所有应用在工业领域内的反馈控制策略中是最常用的。
Ziegler-Nichols整定技术是1942年第一次发表出来，直到现在还被广泛地应用着。
现在，所谓的对PID回路的“整定”就是指调整控制器对实际测量得到的过程变量值与理想值之间的误差产生的反作用的积极程度。
如果正巧控制过程是相对缓慢的话，那么PID算法可以设置成只要有一个随机的干扰改变了过程变量或者一个操作改变了设定值时，就能采取快速和显著的动作。
相反地，如果控制过程对执行器是特别地灵敏而控制器是用来操作过程变量的话，那么PID算法必须在比较长的一段时间内应用更为保守的校正力。
回路整定的本质就是确定对控制器作用产生的过程反作用的积极程度和PID算法对消除误差可以提供多大的帮助。
Ziegler和Nichols对回路整定提出了一个两步法。
他们对定量一个过程的行为设计了一个测试，这个测试是根据当过程作用改变的时候，过程变量改变了多少以及改变有多快而设计出来的。
他们同时也建立了一套经验公式将那些测试结果转化为控制器的正确的性能设置参数或者整定参数。
Ziegler和Nichols其实提出了两种技术，这两种技术都在控制工程，2003，7月版的文章“回路整定基础”中有所描述。
图1：为了确定过程的临界周期Tu和临界增益Pu，控制器会临时使它的PID算法失效，取而代之的是一个ON/OFF的继电器来让过程变为振荡的。
这两个参数很好的将过程行为进行了量化以决定PID控制器应该如何整定来得到理想的闭环回路性能。
自行整定很多年来，无论何时当一个新的控制回路完成时，Ziegler-Nichols整定技术就像操作手册一样被严格地执行着。
一名工程师首先会运行Ziegler-Nichols测试，记录控制器的作用并且将控制变量的结果组成一个曲线图，通过趋势线形状将过程行为变得更为完美，对回路进行整定来匹配控制过程，然后在新回路的自动模式下开始生产。
ziegler-nichols参数整定方法
标题：深度探讨Ziegler-Nichols参数整定方法在自动控制领域中，Ziegler-Nichols参数整定方法是一种常用的PID 控制器参数整定方法，旨在通过调节比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）来实现系统稳定性和性能的最佳平衡。
在本文中，我们将深入探讨Ziegler-Nichols参数整定方法的原理、应用和局限性，并提供一些个人观点和理解。
1. Ziegler-Nichols参数整定方法的原理在Ziegler和Nichols于1942年提出的经典方法中，通过对被控对象施加一个阶跃信号，观察系统的响应曲线，并根据响应曲线的形状来确定合适的Kp、Ti和Td值。
具体而言，通过测量系统的临界增益（Ku）和临界周期（Tu），可以计算出三个参数的初步取值，然后根据经验公式来进一步调整参数，从而达到满意的控制效果。
2. Ziegler-Nichols参数整定方法的应用Ziegler-Nichols参数整定方法在工业控制系统中得到了广泛的应用，特别是对于那些具有复杂动态特性的系统。
通过该方法，工程师可以快速、有效地获得PID控制器的参数，从而在最短的时间内实现系统的稳定和响应性能。
3. Ziegler-Nichols参数整定方法的局限性然而，Ziegler-Nichols参数整定方法也存在一些局限性。
该方法主要针对具有很强周期特性的系统，对于一些非线性、滞后或者不确定的系统，可能无法得到理想的参数。
经验公式的参数选择是基于试错方法，不够科学和精确，因此在一些特殊情况下可能会导致控制效果不佳。
4. 个人观点和理解在我看来，Ziegler-Nichols参数整定方法作为PID控制器参数整定的一种经典方法，具有其独特的优势和局限性。
在实际工程中，我们应该充分理解该方法的原理和适用范围，并结合系统的具体特性和需求，灵活选择合适的参数整定方法。
我认为在今后的研究中，应该进一步改进和优化参数整定方法，以适应更多样化、复杂化的控制系统。
Ziegler-Nichols工程整定法
Ziegler-Nichols 工程整定法
PID 控制理论的发展历史已经有数十年了，它的构想首先于1922年Minorsky 的论文中被发表出来。
PID 控制器的模型首先出现在Callender 等人在1936年所发表的论文里，而著名的Ziegler 与Nichols 则在1942年提出了PID 控制的调整法则，历经了半个多世纪，PID 一直是历史最久的控制系统设计方法，而且在今日依然被广泛的使用。
PID 参数的整定方法可以分为时域整定和频域整定两大类。
时域方法中最基本的是Ziegler 和Nichol 提出的Z-N 阶跃响应法。
在实际的应用中传统的Z-N 整定方法有着多种变型，最常见的有Cohen-Coon 法与CHR 法。
Ziegler-Nichols 工程整定法-反应曲线法，是工程上最常用的快速整定PID 参数的方法。
Ziegler-Nichols 法根据给定对象的瞬态响应来确定PID 控制器的参数，它首先通过实验，获取控制对象的阶跃响应，即在系统开环、带负载并处于稳定的状态下，给系统输入一个阶跃信号，测量系统的输出响应曲线，如下图1所示：
图1 阶跃激励信号与被控对象的阶跃响应曲线
如果阶跃响应曲线y （t ）看起来是一条S 形的曲线，则可用此法，否则不能用。
S 形曲线用滞后时间τ和时间常数T 来描述，对象传递函数可近似为： ()()1
s
y s Ke u s Ts τ-=+ ()11- 其中K 是放大系数：
()12-
可根据表1-1计算出K P 、T i 、T d 的值。
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Ziegler-Nichols参数整定控制器步骤与方法：
对于控制系统的一个开环传递函数：
试采用Z-N整定公式计算系统的P、PI、PID控制器的参数，绘制整定后的系统单位阶跃响应。
建立如下图所示的Simulink模型。
开环
最小二乘法的曲线拟合：（只对前30秒求出直线方程）
选定相应的时间序列找到相应的值记录需要拟合的点
时间序列：xout'0
Columns 1 through 9
0 0.6000 1.2000 1.8000 2.4000 3.0000 3.6000 4.2000 4.8000
Columns 10 through 18
5.4000
6.0000 6.6000
7.2000 7.8000
8.4000
9.0000 9.6000 10.2000
Columns 19 through 26
10.8000 11.4000 12.0000 12.6000 13.2000 13.8000 14.4000 15.0000
输出序列：yout'
Columns 1 through 9
0 0 0 0 0 0.4200 1.4416 2.6924 3.9721
Columns 10 through 18
5.1850
6.2904
7.2759
8.1434 8.9010
9.5594 10.1300 10.6236 11.0501
Columns 19 through 26
11.4182 11.7359 12.0100 12.2465 12.4504 12.6262 12.7778 12.9086
线性拟合：
cftool工具箱得出一个合适的直线，画出S曲线得到：
最后编写m文件，得到L=2.2，T=9.8-2.2=7，K=13.727
% %分别用单纯的比例控制、比例积分、比例积分微分控制
L=2.2;T=7;K=13.727
KP=T/(K*L)%纯比例控制
%simulink_P仿真开始
yP=y.data;
save yP
%PI控制
KPi=0.9*KP%积分的比例系数
TI=L/0.3;Ki=1/TI
%simulink_PI控制仿真开始
yPI=y.data;
save yPI
%传统PID控制
KPid=1.2*KP
TI_d=2.2*L;Ki_d=1/TI_d
tou=0.5*L
yPID=y.data;
save yPID
% % 画出三种控制方式的最终图形
load yP;load yPI;load yPID;
plot(tout, yP,'-','linewidth',2) ,hold on
plot(tout, yPI,'r--','linewidth',2 ),hold on;
plot(tout, yPID,'g.-','linewidth',2 ),hold off;
legend('比例控制','比例积分控制','比例-积分-微分控制')
（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。
可复制、编制，期待你的好评与关注）。