PID参数工程整定方法
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参数的工程整定方法
pid参数的工程整定方法PID控制在工程里可太常见啦，就像一个小管家，管着各种系统的运行呢。
那PID 参数的整定方法也有不少小窍门哦。
最常用的一种是经验试凑法。
这就有点像做菜的时候试味道一样。
对于比例系数P，一开始可以给个比较小的值，就像给菜加一点点盐先尝尝。
如果系统反应很慢，输出老是不能达到目标值，那就可以慢慢增加P的值，让系统反应灵敏点。
但是P也不能太大哦，太大了系统就会像个调皮的小孩，变得很不稳定，晃来晃去的。
积分系数I呢，它主要是用来消除稳态误差的。
要是系统在稳定的时候，输出和目标值还有偏差，就像走路老是走不到目的地一样，这时候就可以调整I啦。
不过I 也不能一下子调得太大，不然系统会变得很“迟钝”，反应超级慢。
微分系数D就像是一个预测小能手。
它可以根据系统的变化趋势来提前调整。
如果系统变化很缓慢，D可以小一点；要是系统变化特别快，像火箭发射似的，那D就可以适当大一点，这样就能让系统更快地稳定下来。
还有一种是临界比例度法。
先把积分和微分关掉，只调整比例系数P，让系统达到临界振荡状态，这时候的比例系数就是临界比例度啦。
然后根据一些经验公式来计算出P、I、D的值。
不过这个方法有点冒险，就像走钢丝一样，一不小心系统就可能振荡得太厉害。
衰减曲线法也挺有趣的。
让系统产生衰减振荡，根据衰减的情况来确定PID参数。
就像看波浪一样，波浪的幅度和衰减速度能告诉我们参数应该怎么调整。
在实际工程里，整定PID参数可不能太死板哦。
要根据具体的系统情况，像系统的特性、负载的变化、干扰的大小这些因素来灵活调整。
有时候可能要多试几次，就像找宝藏一样，要有耐心。
而且不同的工程师可能也有自己独特的小技巧和经验。
毕竟每个工程系统都像是一个独特的小世界，需要我们用心去找到最适合它的PID参数组合，这样系统才能乖乖听话，稳定又高效地运行啦。
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整定方法
整定方法基础知识：1、比例系数（KP）加大，使系统的动作灵敏，速度加快，振荡次数增多，调节时间变长。
当比例系数太大时，系统会趋于不稳定，比例带（PB）是比例系数的倒数对回路的影响效果与KP 相反。
2、因为单纯增大P 的方法减小余差的同时会使系统的超调量增大，破坏了系统的平稳性，而积分环节的引入可以与P 控制合作来消除上述的副作用，积分时间（TI）越大，作用越弱。
3、大多数工业过程只需使用PID 控制器的两个参数（比例和积分）即可有效控制。
微分在噪声面前的反应很差，会导致最终控制元件的损耗加大。
由于大多数生产过程都有噪声，因此通常不使用微分。
4、调节器的正作用：当PV>SV，MV 需要开大时为正作用；反之为反作用。
在整定回路PID 参数前应该做以下工作：1、PID 整定需考虑以下几点：回路应快速执行还是缓慢执行？超调是否可以容忍？控制器输出是否可以尽可能变化？控制器设定值是否经常变化？回路是否必须克服过程干扰？控制目标将决定要使用的整定方法的类型。
2、分析回路震荡原因。
振荡可能来自控制回路内部（正反作用、组态问题、量程问题、参数不合适等），也可能是由外部因素（阀门卡、仪表不准等）引起的。
振荡也可能是两个或多个控制回路之间周期性相互作用的结果。
为了寻找可能引起振荡的原因，应将控制器置于手动模式，以查看振荡是否停止。
如果在控制器处于手动模式时振荡仍然存在，则振荡源自回路外部，对于具体震荡应该找到具体原因，解决后再试投用。
3、对于需要由手动投自动的回路，应该认真观察回路的前期趋势，如果存在明显异常（如MV 值未改变，PV 值大幅改变），安全起见不建议新手练习投自动。
4、当阀门连续变化时，测量值不连续变化，而阀门变化到一定量，测量值突变，可能阀门卡或或者仪表精度低造成的。
5、投用自动或调整PID 参数前，应该认真观察回路以前的手动操作习惯，找到输出值得最大最小值并且给MV 设定上限及下限以保证装置安全运行。
PID参数整定口诀
PID参数整定口诀
首先是P（比例）参数的整定：
1.增大P，系统更快速响应；
2.减小P，系统更稳定。
接下来是I（积分）参数的整定：
1.增大I，系统的超调量减小；
2.减小I，系统的超调量增大。
最后是D（微分）参数的整定：
1.增大D，系统的震荡减小；
2.减小D，系统的震荡增大。
综合考虑的时候，可以使用以下顺序进行整定：
1.先将I和D参数设置为0，只调整P参数；
2.逐渐增大P参数，直到系统出现超调；
3.根据需要的系统响应速度调整P参数；
4.添加I参数，减小系统超调；
5.根据需要的系统稳定性调整I参数；
6.最后添加D参数，减小系统震荡。
需要注意的是，以上只是一种简单的整定顺序，具体情况需要结合实际的系统性能要求来设置参数。
此外，整定PID参数的过程是一个迭代的过程，需要不断地调整和优化，直到满足系统的需求。
总结起来，PID参数整定的口诀可以概括为：根据需要的系统性能目标，逐步调整P、I和D参数，将系统的超调、响应速度和稳定性达到最佳状态。
通过不断迭代和优化，最终得到满足系统要求的PID参数设置。
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
• 根据δk和Tk值，采用经验公式，计算出调节器各个 参数，即δ、TI、TD的值。
• 按“先P后I最后D”的操作程序将调节器整定参数调 到计算值上。若还不够满意，可再作进一步调整。
PID参数的整定方法
临界振荡整定计算公式
双位控制
比例控制
比例(P) 控制
P = KP * e δ=1/KP*100%
1、过程简单快速，比例作用大，可以加快调节，减少误差； 2、比例作用过大，使系统稳定性下降，造成不稳定。 3、有余差存在。
积分(I) 控制
积分调节：消除系统余差，提高无差度。只要有余差存在，积 分调节就进行，直至无差，积分调节停止。
主要内容
自动控制系统的组成；
比例(P)、积分(I)、微分(D)控制；
P、I、D参数的整定方法；
✓ 临界比例度法 ✓ 衰减曲线法 ✓ 经验法
自控系统组成
LIC
自动控制系统的组成框图
比例(P) 控制
比例控制：控制器的输出与输入偏差值成比例关系。系统一旦 出现偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。
情况，可选用比例积分控制器。例如流量、管道压力等控制 系统往往采用ＰＩ控制器。 3. 当对象滞后较大，如温度、ＰＨ值等控制系统则需引入微分 作用。一般在对象滞后较大，负荷变化也较大，控制质量又 要求较高时，可选用比例（P）积分（I）微分（D）控制器。
PID参数的整定方法
PID参数整定-----对已定的控制系统求取保证控制过程质量为最好的控制器参 数（比例度δ%、积分时间TI、微分时间TD ）
方法 在纯比例作用下，由大
到小调整比例度以得到具 有衰减比（4：1）的过渡 过程，记下此时的比例度δ S及振荡周期TS，根据经验 公式，求出相应的积分时 间TI和微分时间TD。
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参数整定方法
动态调整PID参数
在实际应用中，系统的特性可能会发生变化，因此需要动态调整PID参数 以适应变化。
可以通过在线调整Kp、Ki和Kd的值来优化系统的性能，例如使用试凑法 或基于性能指标的优化算法。
在调整PID参数时，需要注意不要过度调整，以免对系统造成不良影响。
04
PID参数整定实例
简单控制系统PID参数整定
复杂控制系统PID参数整定
总结词
复杂控制系统通常具有较多的干扰和不确定性，因此PID 参数整定较为困难。
详细描述
在复杂控制系统中，通常采用工程整定法进行PID参数整 定，如Z-N整定法和Cohen-Coon整定法等。这些方法 基于系统的数学模型，通过计算和实验相结合的方式确 定PID参数。此外，现代控制理论中的优化方法也可以用 于复杂控制系统的PID参数整定。
衰减曲线法
总结词
通过观察系统在不同控制作用下的衰减 曲线，确定最佳的PID参数。
VS
详细描述
衰减曲线法是一种基于系统响应的参数整 定方法。通过改变控制作用的大小和方向 ，观察系统的响应，绘制出衰减曲线。然 后，根据衰减曲线的形状和振荡特性，确 定最佳的PID参数。这种方法适用于具有 明显衰减振荡特性的系统。
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其他软件工具
总结词
除了MATLAB/Simulink和LabVIEW之外，还有许多其 他的软件工具可用于PID参数整定，如DCS、PLC编程 软件等。
详细描述
分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）编 程软件通常也提供了PID控制器设计和参数整定的功能。 这些软件通常针对特定的工业应用场景进行优化，因此 在实际应用中具有较高的实用价值。在进行PID参数整定 时，用户需要根据具体的控制系统和需求选择合适的软 件工具。
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整定的主要方法及特点
pid整定的主要方法及特点PID控制器的整定方法主要有以下几种：1. 经验调整法：根据控制对象的性质和经验，通过不断调整PID控制器的参数来达到控制要求。
这种方法简单易行，但依赖于操作者的经验和感觉，并且没有理论依据。
2. Ziegler-Nichols法：通过施加一个阶跃输入信号，观察输出的响应曲线，根据曲线的特征来确定PID参数。
具体方法包括：振荡周期法、关联法和临界增益法。
这种方法简便快捷，但对系统要求较高。
3. 调谐理论方法：根据控制对象的数学模型，通过理论分析和计算得到PID参数，如基于频域分析的根轨迹法、频率响应分析法和最优控制理论等。
这种方法较为准确，但需要对控制对象进行较深入的分析和理解。
4. 自整定法：通过特殊的信号激励控制对象，根据比例带宽、相位裕度等特性来改变PID参数。
自整定法分为频率域法和时间域法，如艺术ificial Intelligence自整定法和relay自整定法等。
这种方法需要较高的技术水平和较复杂的设备，但可以在实际工作环境中进行整定，具有较好的适应性和鲁棒性。
PID整定方法的特点主要有以下几点：1. 简单易行：PID控制器的整定方法大多为经验法或实测法，操作简单易行。
2. 数学模型依赖性：PID整定方法通常需要控制对象的数学模型进行理论分析和计算。
3. 参数调整灵活多样：PID控制器的参数有多个，可以通过调整其中一个或多个参数来优化控制效果。
4. 方法选择多样性：PID控制器的整定方法多种多样，可以根据实际需求和系统特性选择合适的方法。
5. 效果不确定性：由于控制对象和工作环境的不确定性，使用不同的整定方法可能得到不同的控制效果，需要根据实际情况进行调整和改进。
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
2.3 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。
浙大中控培训课件工程常用pid参数整定方法
浙大中控培训课件工程常用pid参数整定方法一些常用的PID参数整定方法的概述，供你参考。
PID控制是一种常用的工程控制方法，用于调节系统的输出值以使其接近所需的设定值。
PID控制器通过调整三个主要参数来实现控制：比例系数（P）、积分时间（I）和微分时间（D）。
以下是一些常见的PID参数整定方法：经验法：这是一种基于经验和实践的方法，根据系统的特性和操作经验来选择PID参数。
根据系统的响应速度、稳定性和超调量等因素，通过试错和调整，逐步改进参数设置。
Ziegler-Nichols方法：这是一种经典的PID参数整定方法，通过系统的临界增益和周期来确定参数。
首先，增加比例系数，直到系统出现振荡。
然后，测量振荡的周期，并使用特定的公式计算出合适的PID参数。
Cohen-Coon方法：这是另一种常见的PID参数整定方法，适用于一阶和二阶过程。
该方法通过测量系统的时间常数和阻尼比来计算合适的PID 参数。
自整定方法：一些先进的控制器具有自整定功能，可以根据系统的响应自动调整PID参数。
这些方法通常基于模型预测控制或优化算法，可以更快地找到最佳参数。
在实际应用中，PID参数整定是一个复杂的过程，需要结合具体的系统特性和控制要求。
实践中，可能需要进行多次试验和调整来获得最佳的PID参数设置。
此外，还可以借助计算机模拟和数学建模等工具来辅助参数整定过程。
提供一个基本的伪代码示例，以展示如何进行PID参数整定：# 定义PID控制器参数double Kp = 0; # 比例系数double Ki = 0; # 积分时间double Kd = 0; # 微分时间# 定义控制误差和误差积分项double error = 0;double integral = 0;double previous_error = 0;# 定义目标值和当前值double setpoint = 0;double current_value = 0;# 定义控制器输出double output = 0;# PID参数整定while (条件满足) {# 计算误差error = setpoint - current_value;# 计算误差积分项integral = integral + error;# 计算误差变化率double derivative = error - previous_error;# 计算控制器输出output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;# 更新先前误差previous_error = error;# 更新当前值# 应用控制器输出}以上示例是一个简化的伪代码，具体的实现方式可能因编程语言和所使用的控制器而有所不同。
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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第三节 PID参数的工程整定方法
• • • • 临界比例度法 衰减曲线法 经验试凑法 反应曲线法
调节器参数的整定，是自动调节系 统中相当重要的一个问题。在调节方案 已经确定，仪表及调节阀等已经选定并 已装好之后，调节对象的特性也就确定 了，调节系统的品质就主要决定于调节 器参数的整定。因此，调节器参数整定 的任务，就是对已选定的调节系统，求 得最好的调节质量时调节器的参数值， 即所谓求取调节器的最佳值，具体讲就
有超前调节的作用。对滞后较大的对象 有很好的效果。使调节过程动偏差减少， 余差也减少（但不能消）。用微分时间 Td表示作用的强弱，单位用分（或秒） 表示。Td大，作用强，Td太大，会引起 振荡。微分控制规律的动态方程为：
d e （t） y（t ）= TD dt
其中：TD —— 微分时间。
第二节
• • • •
是确定最合适的比例度、积分时间和微 分时间。 把参数整定工作放在怎样的位置， 存在两种片面的看法：一种看法是过分 强调了参数整定的作用，把调节器参数 整定看作自动化理论的核心，这当然是 错误的。因为调节器参数只能在一定范 围内起作用，如果方案不合理，工况改 变、或属于仪表和调节阀故障，则不论 怎样去调整比例度，积分时间和微分时 间，仍然达不到预定 的调节质量要求。
T101
T102
L101
L102
F101
T1
L001
T2
L002
F001
另一种看法是过分地贬低参数整定 的作用，我们会遇到三类不同的系统情 况。第一类是较容易调节的系统：比例 度、积分时间和微分时间可以放在很宽 的范围，调节质量都能满足。第二类是 方案选择不当的系统，不论怎样去整定 参数，系统仍不能良好的运行。如果只 看到以上两种情况，是会产生不必重视 调节器参数整定的错觉。实际上有相当 多数量的系统介于这两种极端情况之间， 这可以说是第三类的系统，它们在整定 参数选择得当的时候，可以运行得很好，
在实施时，只要选用带上、下限接
点的检测仪表、位式调节器或PLC、再
配一些继电器、电磁阀、执行器、磁力 起动器等即可构成位式控制系统。如图1
所示。
浮球液位开关 继电器、转换元件
PLC 、控制器等 电磁阀
图1 位式控制系统实例
因此，位式控制的过渡过程必然是一个 持续振荡的过程。如图2所示。
C
数 参 调 被
h
0
t
图2
位式控制的过渡过程
1-2、比例调节
b m a
Q1
F
H Q2
m - m。= -
b （H - H。） a
Q
Q2 Q1 △Q2
Q10=Q20
t
m m m0
t
△m
H H0 H
△H
t
比例调节依据“偏差的大小”来 动 作。它的输出与输入偏差的大小成 比例，调节及时，有力，但是有余差。 用比例度δ来表示其作用的强弱，其单 位用%表示。例如比例度60%，即表 示当 偏差为量程的60%时，输出变化 值为 量程的100%。δ越小，调节作用 越强， 调节作用太强时，会引起振荡。 比例调节作用适用于负荷变化小，对 象纯 滞后不大，时间常数较大而又
允许有余差的控制系统中，常用于塔 和储罐的液位控制以及一些要求不高 的压力控制中。使用时应注意，当负 荷变化幅度较大时，为了平衡负荷变 化所需的调节阀开度变化也将较大， 待稳定后，被调参数的余差就可能较 大。比例控制规律的动态方程为：
y（ t ） = K p e （ t ） = 1
δ
e（ t）
其中：y（t）—— 输出变化量。 e（t）—— 输入变化量。 Kp —— 比例增益。 δ —— 比例度，它是Kp的倒数。 1-3、积分调节 它依据“偏差是否存在”来动作。 它的输出与偏差对时间的积分成比 例，只有当余差完全消失，积分作用才 停止。其实质就是消除余差。但积分作 用使最大动偏差增大，延长了调
实际应用的控制规律
P比例作用 PI比例、积分作用 PD比例、微分作用 PID比例、积分、微分作用
由于位式调节及易引起振荡，所以 除特定场合外，一般应用较少，使用较 多的是比例、积分、微分调节作用。但 实际上单纯使用比例、积分、微分作用 的场合也较少，最多使用的是三种调节 规律的组合。组合后的调节规律由图3所 示，PID三作用调节质量最好、PI次之， 积分最差因此很少单用。其中： PI作用的传递函数为：
PID参数的工程整定 方法
• 基本控制规律及其作用效果
• 实际应用的控制规律
• PID参数的工程整定方法
• 复杂调节系统的参数整定
第一节
基本控制规律及其作用 效果
•位式调节 •比例调节 •积分调节 •微分调节
y
B1 A B2 C 给定值
T t
t
在工业生产过程控制中，常用的基 本调节规律大致可分为： 1-1、位式调节 也就是常说的开/关式调节，它的动 作规律是当被调参数偏离给定值时，调 节器的输出不是最大就是最小，从而使 执行器全开或全关。在实际应用中，常 用于机组油箱恒温控制、水塔以及一些 储罐的液位控制等。
+V。
m
-V。
Q1
F
H Q2
Q1 Q2 Q
t m 时间。用积分时间Ti表示其作用的强弱， 单位用分（或秒）表示。 Ti 越小，积分 作用越强，积分作用太强时，也会引起 振荡。积分控制规律的动态方程为：
1 y（t ）= TI
∫
e（t ）dt
其中：TI —— 积分时间。 1-4、微分调节 它依据“偏差变化速度”来动作。 它的输出与输入偏差变化的速度成比例， 其实质和效果是阻止被调参数的一切变化，
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
2 3 4 5
数 参调 被
0.2
1
0.1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
时 间 （秒）
图3 各种调节规律比较 1—比例微分作用；2—比例积分微分作用；3—比例作用； 4—比例积分作用；5—积分作用；
1 1 1 GPI（s）=Kp（1+ ）= （1+ ） δ Tis Tis
注意：δTi即为积分控制规律的动态方 程中TI。
PD作用的传递函数为：
G PD （s）=Kp（1+Tds）=
1
注意：KpTd即为微分控制规律的动态 方程中TD。
δ
（1+Tds）
PID作用的传递函数为：
1 1 1 GPID （s）=Kp（1+ +Tds）= （1+ +Tds） δ Tis Tis