控制器参数整定方法及实例-zhm

1、4.34.3控制器参数整定控制器参数整定对数频率特性法对数频率特性法 根轨迹法根轨迹法理论计算整定方法理论计算整定方法经验法经验法 衰减曲线法衰减曲线法 临界比例度法临界比例度法响应曲线法响应曲线法工程整定法工程整定法需要知道数学模型需要知道数学模型不需要事先知道过程的不需要事先知道过程的数学模型，可直接在系数学模型，可直接在系统中进行现场整定，比统中进行现场整定，比较简单（较简单（广泛使用广泛使用）自整定法：对运行中的系统进行整定自整定法：对运行中的系统进行整定确定调节器的确定调节器的比例度比例度、积分时间、积分时间TI和和微分时间微分时间TD。其实质是通过改变调节器的参数，以改变系统的动态

2、和静其实质是通过改变调节器的参数，以改变系统的动态和静态指标，使系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要态指标，使系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求，争取最佳控制效果。求，争取最佳控制效果。方法有：方法有：概念：概念：1 1、经验整定法、经验整定法实质上是经验试凑法，是工程人员在长期生产实践中总结出来的实质上是经验试凑法，是工程人员在长期生产实践中总结出来的被控变量被控变量规律的选择规律的选择(%)(%)（minmin）（minmin）流流 量量要短；不用微分要短；不用微分40401001000.30.31 1温温 度度要长；要长；一般需加微分一般需加微分202060603 310100.

3、50.53 3压压 力力对象的容量滞后不算大对象的容量滞后不算大一般不加微分一般不加微分303070700.40.43 3液液 位位可在一定范围内选取可在一定范围内选取一般不用微分一般不用微分20208080表表4-3 4-3 控制器参数经验数据控制器参数经验数据不需计算和实验，而是根据经验，先确定一组控制器参数（如表不需计算和实验，而是根据经验，先确定一组控制器参数（如表4-34-3中所示），并将系统投运，然后人为加入干扰（改变设定值）观察中所示），并将系统投运，然后人为加入干扰（改变设定值）观察过渡过程曲线，根据各种控制作用对过渡过程的不同影响来改变相过渡过程曲线，根据各种控制作用对过渡过

4、程的不同影响来改变相应的控制参数值，进行反复凑试，直到获得满意的控制质量为止。应的控制参数值，进行反复凑试，直到获得满意的控制质量为止。先根据表先根据表4-3选取选取Ti和和Td，通常取，通常取Td=(1/31/4 )Ti ，然后对，然后对 进行反复凑试进行反复凑试直至得到满意的结果。如果开始时和设置得不合适，则有可能得不到要求直至得到满意的结果。如果开始时和设置得不合适，则有可能得不到要求的理想曲线。这时应适当调整和再重新凑试，使曲线最终符合控制要求。的理想曲线。这时应适当调整和再重新凑试，使曲线最终符合控制要求。先令先令PID成为纯成为纯P调节器（即令调节器（即令Ti= ，Td0） 按经验

5、数据设置按经验数据设置整定控制系统，使之达到整定控制系统，使之达到4：1衰减振荡的过渡过程曲线；衰减振荡的过渡过程曲线；经验整定方法一：经验整定方法一： 然后加然后加I I作用作用( (在加在加I I之前，应将之前，应将 加大为原来的加大为原来的1.21.2倍）倍） T Ti i按按2 2 o o，或或(0.5(0.5 1 1)T)Tp p计算，将计算，将T Ti i由大到小调整，直到系统得到由大到小调整，直到系统得到4 4：1 1衰减振衰减振荡的曲线为止。荡的曲线为止。 若需引入若需引入D D作用，作用，TdTd按按0.50.5 o o，或，或(0.25(0.25 0.50.5)T)Ti i

6、计算，这时可将计算，这时可将 调到原来的数值（或更小一些），再将调到原来的数值（或更小一些），再将TdTd由小到大调整，直由小到大调整，直到过渡过程曲线达到满意为止。到过渡过程曲线达到满意为止。 经验整定法二：经验整定法二：经验整定法适用于各种控制系统，特别适用对象干扰频繁、过渡过经验整定法适用于各种控制系统，特别适用对象干扰频繁、过渡过程曲线不规则的控制系统。但是，使用此法主要靠经验，对于缺乏程曲线不规则的控制系统。但是，使用此法主要靠经验，对于缺乏经验的操作人员来说，整定所花费的时间较多经验的操作人员来说，整定所花费的时间较多2 2、临界比例度法、临界比例度法-闭环整定方法闭环整定方法将将

7、PIDPID置纯置纯P P作用（即作用（即T TI I=，T TD D=0=0） 置为较大数值置为较大数值, , 系统投闭环系统投闭环 系统稳定后，施加一阶跃输入；减小系统稳定后，施加一阶跃输入；减小 ，直到出现等幅振荡为止，直到出现等幅振荡为止 记录临界比例带记录临界比例带 K K和等幅振荡周期和等幅振荡周期T TK K。采用下表的经验公式计算采用下表的经验公式计算控制器各参数控制器各参数 按先按先P P，后，后I I，最后，最后D D的操作程序，将控制器整定参数调到计算的操作程序，将控制器整定参数调到计算 值上；观察其运行曲线，作进一步调整。值上；观察其运行曲线，作进一步调整。临界比例度法

8、：受到一定的限制。如有些系统不允许进行反复振荡试验；如时间临界比例度法：受到一定的限制。如有些系统不允许进行反复振荡试验；如时间常数较大的单容过程，采用比例控制时根本不可能出现等幅振荡。常数较大的单容过程，采用比例控制时根本不可能出现等幅振荡。过程特性不同，整定得到的控制器参数不一定能获得满意结果。如无自衡特性过过程特性不同，整定得到的控制器参数不一定能获得满意结果。如无自衡特性过程，整定参数往往会使系统响应的衰减率偏大（即程，整定参数往往会使系统响应的衰减率偏大（即0.750.75）；有自衡特性的高）；有自衡特性的高阶等容过程，整定参数使系统衰减率偏小（即阶等容过程，整定参数使系统衰减率偏小

9、（即0.751，必须由它的，必须由它的实际值计算调节器参数的刻度值。实际值计算调节器参数的刻度值。4.3控制器参数整定控制器参数整定广义被控对象和等效调节器问题广义被控对象和等效调节器问题例：某温度控制系统采用例：某温度控制系统采用PI控制器。在调节阀扰动量控制器。在调节阀扰动量 u=20%时，测得温度控制通道阶跃响应曲线特性参数：稳定时温度变时，测得温度控制通道阶跃响应曲线特性参数：稳定时温度变化化=60 C，时间常数，时间常数T=300s，纯滞后，纯滞后 =10s。温度变速器量。温度变速器量程为程为0 100 C，且温度变速器和调节器均为，且温度变速器和调节器均为DDZ-III型仪表。型仪表。求调节器求调节器 、Ti的刻度值。的刻度值。ssTssTKi33103 . 33 . 3%/11. 030010%/31 . 11 . 1ssTuK10300%/3%2060按按Z-N公式：公式：解：先求得对象的参数为：解：先求得对象的参数为：4.3控制器参数整定控制器参数整定广义被控对象和等效调节器问题广义被控对象和等效调节器问题%11%10