PID控制器参数对系统性能的影响分析

PID控制器参数对系统性能的影响分析

1、比例系数K

p对系统性能的影响

（1）对系统的动态性能影响：Kp加大，将使系统响应速度加快，K

p偏大时，系统振荡次数增多，调节时间加长；；K

p太小又会使系统的响应速度缓慢。K

p的选择以输出响应产生4:1衰减过程为宜。

（2）对系统的稳态性能影响：

在系统稳定的前提下，加大K

p可以减少稳态误差，但不能消除稳态误差。因此K

p的整定主要依据系统的动态性能。

2、积分时间T

I对系统性能的影响

积分控制通常和比例控制或比例微分控制联合作用，构成PI控制或PID控制。

（1）对系统的动态性能影响：

积分控制通常影响系统的稳定性。T

I太小，系统可能不稳定，且振荡次数较多；T

I太大，对系统的影响将削弱；当T

I较适合时，系统的过渡过程特性比较理想。

（2）对系统的稳态性能影响：

积分控制有助于消除系统稳态误差，提高系统的控制精度，但若T

I太大，积分作用太弱，则不能减少余差。

3、微分时间T

D对系统性能的影响

积分控制通常和比例控制或比例积分控制联合作用，构成PD控制或PID控制。

（1）对系统的动态性能影响：

微分时间T

D的增加即微分作用的增加可以改善系统的动态特性，如减少超调量，缩短调节时间等。适当加大比例控制，可以减少稳态误差，提高控制精度。但T

D值偏大或偏小都会适得其反。另外微分作用有可能放大系统的噪声，降低系统的抗干扰能力。

（2）对系统的稳态性能影响：

微分环节的加入，可以在误差出现或变化瞬间，按偏差变化的趋向进行控制。它引进一个早期的修正作用，有助于增加系统的稳定性。

PID控制器的参数必须根据工程问题的具体要求来考虑。在工业过程控制中，通常要保证闭环系统稳定，对给定量的变化能迅速跟踪，超调量小。在不同干扰下输出应能保持在给定值附近，控制量尽可能地小，在系统和环境参数发生变化时控制应保持稳定。一般来说，要同时满足这些要求是很难做到的，必须根据系统的具体情况，满足主要的性能指标，同时兼顾其它方面的要求。

在选择采样周期T时，通常都选择T远远小于系统的时间常数。因此，PID 参数的整定可以按模拟控制器的方法来进行。