PID调节 点击:1432 | 回复:0



老泉

    
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发表于:2008-02-13 20:52:00
楼主
PID调节

没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这样说:PID调节器是其它控制调节算法的妈。

为什么PID应用如此广泛、又长久不衰?因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题,既系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID的参数,可实现在系统稳定的前提下,兼顾系统的带载能力和抗扰能力,同时,在PID调节器中引入积分项,系统增加了一个零积点,使之成为一阶或一阶以上的系统,这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。

由于自动控制系统被控对象的千差万别,PID的参数也必须随之变化,以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦,特别是对初学者。

下面是调试PID参数的口诀:

PID调试用口诀

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好。

一看二调多分析,调节质量不会低。

下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤:

  1.负反馈

  自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线,确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统,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。其余系统同此方法。

  2.PID一般表达式

  PID模拟算法:U(t)=P*[e(t)+ 1/Ti*∫0te(t)dt+Td*de(t)/dt]

  PID数字算法:

U(K)=P*{[e(K)-e(K-1)+Ts/Ti*e(K-1)+Td/Ts*[e(K)-2e(K-1)+e(K-2)]]}+ U(K-1)

其中P为比例增益;Ti为积分时间常数;Td为微分时间常数;PID调节器要调节的也就是这三个参数。e(t)为输入误差;Ts为数字PID运算的采样周期。

3.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。

  4.一般步骤

  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。

b.确定积分时间常数Ti

比例增益P确定后,设定一个较大的积分时间常数Ti的初值,然后逐渐减小Ti,直至系统出现振荡,之后在反过来,逐渐加大Ti,直至系统振荡消失。记录此时的Ti,设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。

c.确定积分时间常数Td

积分时间常数Td一般不用设定,为0即可。若要设定,与确定 P和Ti的方法相同,取不振荡时的30%。

d.系统空载、带载联调,再对PID参数进行微调,直至满足要求。



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