pid调节口决-第1部分

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　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，

2。　　　　一看二调多分析，调节质量不会低　2。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。


PID控制三个参数的作用
PID参数的整定就是合理的选择PID三参数。从系统的稳定性、响应速度，超调量和稳态精度等各方面考虑问题，三参数的作用如下：

1、比例参数KP的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。随着KP的增大系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但是系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。KP取值过小，调节精度降低，响应速度变慢，调节时间加长，使系统的动静态性能变坏。






2、积分作用参数Ti的一个最主要作用是消除系统的稳态误差。Ti越大系统的稳态误差消除的越快，但Ti也不能过大，否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。若Ti过小，系统的稳态误差将难以消除，影响系统的调节精度。另外在控制系统的前向通道中只要有积分环节总能做到稳态无静差。从相位的角度来看一个积分环节就有90°　的相位延迟，也许会破坏系统的稳定性。

3、微分作用参数Td的作用是改善系统的动态性能，其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。但Ti不能过大，否则会使响应过程提前制动，延长调节时间，并且会降低系统的抗干扰性能。

总之PID参数的整定必须考虑在不同时刻三个参数的作用以及相互之间的互联关系。



常规PID参数设置指南
启动PID参数自整定程序，可自动计算PID参数，自整定成功率95％，少数自整定不成功的系统可按以下方法调PID参数。　

P参数设置　

　　如不能肯定比例调节系数P应为多少，请把P参数先设置大些（如30％），以避免开机出现超调和振荡，运行后视响应情况再逐步调小，以加强比例作用的效果，提高系统响应的快速性，以既能快速响应，又不出现超调或振荡为最佳。　

I参数设置　

　　如不能肯定积分时间参数I应为多少，请先把I参数设置大些（如1800秒），（I》　3600时，积分作用去除）系统投运后先把P参数调好，尔后再把I参数逐步往小调，观察系统响应，以系统能快速消除静差进入稳态，而不出现超调振荡为最佳。　

D参数设置　

　　如不能肯定微分时间参数D应为多少，请先把D参数设置为O，即去除微分作用，系统投运后先调好P参数和I参数，P、I确定后；再逐步增加D参数；加微分作用，以改善系统响应的快速性，以系统不出现振荡为最佳，（多数系统可不加微分作用）。　　
　常规PID参数设置指南
启动PID参数自整定程序，可自动计算PID参数，自整定成功率95％，少数自整定不成功的系统可按以下方法调PID参数。　
P参数设置　
　　如不能肯定比例调节系数P应为多少，请把P参数先设置大些（如30％），以避免开机出现超调和振荡，运行后视响应情况再逐步调小，以加强比例作用的效果，提高系统响应的快速性，以既能快速响应，又不出现超调或振荡为最佳。　
I参数设置　
　　如不能肯定积分时间参数I应为多少，请先把I参数设置大些（如1800秒），（I》　3600时，积分作用去除）系统投运后先把P参数调好，尔后再把I参数逐步往小调，观察系统响应，以系统能快速消除静差进入稳态，而不出现超调振荡为最佳。　
D参数设置　
　　如不能肯定微分时间参数D应为多少，请先把D参数设置为O，即去除微分作用，系统投运后先调好P参数和I参数，P、I确定后；再逐步增加D参数；加微分作用，以改善系统响应的快速性，以系统不出现振荡为最佳，（多数系统可不加微分作用）。　
1。　PID调节器的适用范围
PID调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。均可以达到0。1％，甚至更高的控制要求。
2。　PID参数的意义和作用指标分析
P、I、D：　y=yP＋yi＋　yd
2。1。　P参数设置
名称：比例带参数，单位为（％）。
比例作用定义：比例作用控制输出的大小与误差的大小成正比，当误差占量程的百分比达到P值时，比例作用的输出=100％，这P就定义为比例带参数。即
yp=　×100％　=　×100％　=　Kp　•；　Err　（1）　
（其中：yP=KP•；Δ、Δ=SP…PV，取0…100％）
KP=1/（FS•；P）
也可以理解成，当误差达到量程乘以P（％）时，比例作用的输出达100％。
例：对于量程为0…1300℃的温控系统，当P设置为10％时，FS乘以P等于130℃，说明当误差达到130℃时，比例作用的输出等于100％，误差每变化1℃，比例作用输出变化0。79％，若需加大比例作用的调节能力，则需把P参数设置小些，或把量程设置小些。具体多少可依据上述方法进行定量计算。
P=输出全开值/FS•；100％
P参数越小比例作用越强，动态响应越快，消除误差的能力越强。但实际系统是有惯性的，控制输出变化后，实际PV值变化还需等待一段时间才会缓慢变化。由于实际系统是有惯性的，比例作用不宜太强，比例作用太强会引起系统振荡不稳定。P参数的大小应在以上定量计算的基础上根据系统响应情况，现场调试决定，通常将P参数由大向小调，以能达到最快响应又无超调（或无大的超调）为最佳参数。
2。2。　I参数设置
名称：积分时间，单位为秒。
积分作用定义：对某一恒定的误差进行积分，令其积分“I”秒后，其积分输出应与比例作用等同，这I就定义为积分时间。即：
Ki∫I　O　Errdt　=　Ki　•；　I　•；　Err　=　Kp　•；　Err　（2　）
Ki　=　Kp　/I　（3　）
yi　=　Ki　∫t　o　Err　（t）dt　（4　）
为什么要引进积分作用呢？
前面已经分析过，比例作用的输出与误差的大小成正比，误差越大，输出越大，误差越小，输出越小，误差为零，输出为零。由于没有误差时输出为零，因此比例调节不可能完全消除误差，不可能使被控的PV值达到给定值。必须存在一个稳定的误差，以维持一个稳定的输出，才能使系统的PV值保持稳定。这就是通常所说的比例作用是有差调节，是有静差的，加强比例作用只能减少静差，不能消除静差（静差：即静态误差，也称稳态误差）。
为了消除静差必须引入积分作用，积分作用可以消除静差，以使被控的PV值最后与给定值一致。引进积分作用的目的也就是为了消除静差，使PV值达到给定值，并保持一致。
积分作用消除静差的原理是，只要有误差存在，就对误差进行积分，使输出继续增大或减小，一直到误差为零，积分停止，输出不再变化，系统的PV值保持稳定，PV值等于SP值，达到无差调节的效果。
但由于实际系统是有惯性的，输出变化后，PV值不会马上变化，须等待一段时间才缓慢变化，因此积分的快慢必须与实际系统的惯性相匹配，惯性大、积分作用就应该弱，积分时间I就应该大些，反之而然。如果积分作用太强，积分输出变化过快，就会引起积分过头的现象，产生积分超调和振荡。通常I参数也是由大往小调，即积分作用由小往大调，观察系统响应以能达到快速消除误差，达到给定值，又不引起振荡为准。
3。　D参数设置
名称：微分时间，单位为秒
定义：D是指微分作用的持续时间，是指从微分作用产生时刻起到微分作用衰减到零（接近零）所花的时间。如下图所示。
为什么要引进微分作用呢？
前面已经分析过，不论比例调节作用，还是积分调节作用都是建立在产生误差后才进行调节以消除误差，都是事后调节，因此这种调节对稳态来说是无差的，对动态来说肯定是有差的，因为对于负载变化或给定值变化所产生的扰动，必须等待产生误差以后，然后再来慢慢调节予以消除。
但一般的控制系统，不仅对稳定控制有要求，而且对动态指标也有要求，通常都要求负载变化或给定调整等引起扰动后，恢复到稳态的速度要快，因此光有比例和积分调节作用还不能完全满足要求，必须引入微分作用。比例作用和积分作用是事后调节（即发生误差后才进行调节），而微分作用则是事前预防控制，即一发现PV有变大或变小的趋势，马上就输出一个阻止其变化的控制信号，以防止出现过冲或超调等。
D越大，微分作用越强，D越小，微分作用越弱。系统调试时通常把D从小往大调，具体参数由试验决定。
如：由于给定值调整或负载扰动引起PV变化，比例作用和微分作用一定等到PV值变化后才进行调节，并且误差小时，产生的比例和积分调节作用也小，纠正误差的能力也小，误差大时，产生的比例和积分作用才增大。因为是事后调节动态指标不会很理想。而微分作用可以在产生误差之前一发现有产生误差的趋势就开始调节，是提前控制，所以及时性更好，可以最大限度地减少动态误差，使整体效果更好。但微分作用只能作为比例和积分控制的一种补充，不能起主导作用，微分作用不能太强，太强也会引起系统不稳定，产生振荡，微分作用只能在P和I调好后再由小往大调，一点一点试着加上去。
4。　PID综合调试
比例作用，积分作用和微分作用的关系是：比例作用是主要调节作用，起主导作用。
积分作用是辅助调节作用；微分作用是补偿作用。
在实际调试时可按以下步骤进行。
1）　关掉积分作用和微分作用，先调P。即令I》3600秒，D　=　0秒，将P由大往小调以达到能快速响应，又不产生振荡为好。并需结合量程进行定量估算。
2）　P调好后再调I，I由大往小调，以能快速响应，消除静差，又不产生超调为好，或有少量超调也可以。I应考虑与系统惯性时间常数相匹配。一般I值和惯性时间差不多。
3）　P、I调好后，再调D。一般的系统D　=0，1或2。只有部分滞后较大的系统，D值才可能调大些。
4）　PID参数修改后，可以少量修改给定值，观察系统的跟踪响应，以判断PID参数是否合适。
5）　P值太小，I值太小或D值太大均会引起系统超调振荡。
6）　对于个别系统，如加温快降温慢，或升压快降压慢，或液位升得快降得慢等不平衡系统是很难控制的，更难兼顾动态指标，只能将P调大些，I值也调大些，牺牲动态指标来保证稳态指标。这是由系统的不可控制特性所决定的，而与PID调节器的性能无关。
PID菜单内各数值具体调整
PID参数的选取：如果选用的PID参数不合适，PID调节的结果很可能比二位式调节的结果还差，例如产生幅度很大的连续振荡，产生长时期不能消除的静差，或者是在系统受扰动后不能尽快复原