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第四章PID参数整定 理论计算整定法工程整定方法 PID参数的工程整定方法 一 动态特性参数法这是一种以被控对象控制通道的阶跃响应为依据 通过一些经验公式求取调节器最佳参数整定值的开环整定方法 这种方法是由齐格勒 Ziegler 和尼科尔斯 NichoLs 于1942年首先提出的 计算调节器整定参数的公式如表4 1K T 是对象动态特性参数 针对广义对象可以用一阶惯性环节 纯延迟来近似 柯恩 库恩整定公式 以上公式是以衰减率 4 1 为系统性能指标得出 二 稳定边界法 这是一种闭环的整定方法 它基于纯比例控制系统临界振荡试验所得数据 即临界比例带和临界振荡周期 利用一些经验公式 求取调节器最佳参数值 其整定计算公式如下表所示参数整定具体步骤 PID调节器处于纯比例调节状态 令Ti为最大 Td为0系统运行稳定后 减小比例带 增大比例增益 直至出现等幅震荡 并记录此时比例带 并计算两个波峰间的时间3 按照上表计算调节器各个整定参数 与稳定边界法类似 不同的只是本法采用某衰减比 通常为4 1或10 1 时设定值扰动的衰减振荡试验数据 然后利用一些经验公式 求取调节器相应的整定参数 对于4 1衰减曲线法的具体步骤如下纯比例调节 Ti为最大值 Td为0 比例带较大值系统运行稳定后 作设定值阶跃扰动 观察系统响应 衰减太快 减小比例带衰减太慢 增大比例带直到系统出现4 1或10 1衰减震荡过程 记下此时比例带和振荡周期时间数值 三 衰减曲线法 衰减曲线法 3 利用和值 按照表4 4给出的经验公式 求调节器整定参数 被控对象为二阶惯性环节 传函为 测量装置和调节法的特性为 广义对象的传函为 其阶跃响应曲线为1 近似为带纯滞后的一阶惯性阶跃曲线2 例题1 用动态特性参数法 稳定边界法调整调节器 1 动态性能参数法解法 根据环节特性 此时 动态特性参数K T 分别为1 20 2 5 套用柯恩 库恩整定公式可得 按照稳定边界法 用matlab来整定参数1 使用matlab的simulink工具箱建立控制图 2 稳定边界法解法 2 设置阶跃输入1 只用比例调节 不断增大Kc 观察示波器输出至输出振荡为止 此时 Kc 6 5 Tcr 13s3 根据整定参数计算公式可以求得 用稳定边界法整定某过程控制系统所得的比例度 k 20 临界振荡周期Tk 1min 当控制器分别采用比例作用 比例积分作用 比例积分微分作用时 求其最佳整定参数值 例2 1 比例控制器 2 K 2 20 40 2 比例积分控制器 2 2 K 2 2 20 44 TI TK 1 2 1 1 2 0 83min 3 比例积分微分控制器 1 6 K 1 6 20 32 TI 0 5TK 0 5 1 0
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