1. PID常用口诀: 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,曲线漂浮绕大弯,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.常用的 PID 参数整定方法
a)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。
b)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。这些要求,对控制系统自身性能来说,有些是矛盾的。我们必须满足主要的方面的要求,兼顾其他方面,适当地折衷处理。
PID 控制器的参数整定,可以不依赖于受控对象的数学模型。工程上,PID控制器的参数常常是通过实验来确定,通过试凑,或者通过实验经验公式来确定。常用的方法:
一、实验凑试法:
实验凑试法是通过闭环运行或模拟,观察系统的响应曲线,然后根据各参数对系统的影响,反复凑试参数,直至出现满意的响应,从而确定 PID控制参数。整定步骤: 实验凑试法的整定步骤为"先比例,再积分,最后微分"。
(1)整定比例控制
将比例控制作用由小变到大,观察各次响应,直至得到反应快、超调小的响应曲线。
(2)整定积分环节
若在比例控制下稳态误差不能满足要求,需加入积分控制。
先将步骤(1)中选择的比例系数减小为原来的 50~80%,再将积分时间置一个较大值,观测响应曲线。然后减小积分时间,加大积分作用,并相应调整比例系数,反复试凑至得到较满意的响应,确定比例和积分的参数。
(3)整定微分环节
若经过步骤(2),PI 控制只能消除稳态误差,而动态过程不能令人满意,则应加入微分控制,构成PID 控制。先置微分时间 TD=0,逐渐加大 TD,同时相应地改变比例系数和积分时间,反复试凑至获得满意的控制效果和PID 控制参数。
二、实验经验法
实验经验法调整 PID 参数的方法中较常用的是扩充临界比例度法,其最大的优点是,参数的整定不依赖受控对象的数学模型,直接在现场整定、简单易行。扩充比例度法适用于有自平衡特性的受控对象,是对连续-时间 PID 控制器参数整定的临界比例度法的扩充。扩充比例度法整定数字PID 控制器参数的步骤是:
(1)预选择一个足够短的采样周期TS。一般说 TS应小于受控对象纯延迟时间的十分之一。
(2)用选定的 TS 使系统工作。这时去掉积分作用和微分作用,将控制选择为纯比例控制器,构成闭环运行。逐渐减小比例度,即加大比例放大系数 KP,直至系统对输入的阶跃信号的响应出现临界振荡(稳定边缘),将这时的比例放大系数记为Kr,临界振荡周期记为 Tr。
(3)选择控制度。控制度,就是以连续-时间PID控制器为基准,将数字PID 控制效果与之相比较。通常采用误差平方积分作为控制效果的评价函数。定义控制度:采样周期TS的长短会影响采样-数据控制系统的品质,同样是最佳整定,采样-数据控制系统的控制品质要低于连续-时间控制系统。因而,控制度总是大于 1 的,而且控制度越大,相应的采样-数据控制系统的品质越差。控制度的选择要从所设计的系统的控制品质要求出发。
(4) 查表确定参数。根据所选择的控制度,查表,得出数字PID中相应的参数TS,KP,TI和TD。
(5)运行与修正。将求得的各参数值加入PID 控制器,闭环运行,观察控制效果,并作适当的调整以获得比较满意的效果。
说实话,现在pid的整定方法基本上就是经验法,不过现在有很多论文阿什么的都有自适应整定的方法,不过都没有实际波形,都是仿真出来,可信性不高,其实,一般的pid控制器只用到PI很少用D的,说实话还是试凑法比较简单,就两个参数。
附上:
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。
3.PID控制的原理和特点:
在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称 PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例(P)控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。积分(I)控制 在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入"积分项"。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分(D)控制在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化"超前",即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入"比例"项往往是不够的,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。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
4.PID的算法
PID 是比例,积分,微分的缩写,Uo(N)=P*E(N)+I*[E(N)+E(N-1)+...+E(0)]+D*[E(N)-E(N-1)]
E-误差
P--改变P可提高响应速度,减小静态误差,但太大会增大超调量和稳定时间。
I--与P的作用基本相似,但要使静态误差为0,必须使用积分。
D--与P,I的作用相反,主要是为了减小超调,减小稳定时间。
三个参数要综合考虑,一般先将I,D 设为0,调好 P,达到基本的响应速度和误差,再加上 I,使误差为0,这时再加入D,三个参数要反复调试,最终达到较好的结果。不同的控制对象,调试的难度相差很大,祝好运!