简易工程法整定PID参数

2015-4-8 08:04| 编辑:电工学习网| 查看: 22514| 评论: 0

　　目前，工程上仍广泛使用实验方法和经验方法来整定PID的调节参数，称为PID参数的工程整定方法。这种方法的最大优点在于整定参数不必依赖被控对象的数学模型。简易工程整定法是由经典的频率法简化而来的，虽然粗糙一点，但是简单易行，适于现场的实时控制应用。
　　下面介绍几种常见的工程整定法。
　　(1) 扩充临界比例度法
　　该方法是在模拟PID控制器的临界比例度法的基础上扩充的，其步骤为：
　　① 选择合适的采样周期T。一般T足够小，若系统含有纯滞后环节，可取纯滞后时间的十分之一以下。
　　② 按所选定的采样周期T使系统按纯比例控制工作(其中T_I=∞，T_D=0)。从小到大改变比例系数，直到系统的阶跃响应持续4-5次等幅振荡现象。此时系统已达到临界振荡状态。记下这时的比例系数得到临界比例度δk=1/KP，并设从振荡的第一个顶点到第二个顶点的时间为振荡周期Tk，如图1所示。
　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　图1 临界比例度法
　　③ 控制度。通过上述方法所得到的是模拟调节器的整定参数，这些参数对于数字PID控制器原则上也是适用的。但是对于数字PID控制，这种方法已得到补充。采用扩充临界比例法时，首先要选定控制度
　　　　　　　　　　　　

　　控制度表明数字PID控制器的控制效果和模拟PID控制器的控制效果的接近程度。当控制度为1.05时，数字PID和模拟PID的控制效果相当。控制度为2.0时，数字PID的控制效果只及模拟PID的一半。因此，为使数字PID的控制效果尽可能接近模拟PID，应使控制度接近1.05。
　　控制度的计算：模拟PID的

，可由记录仪描绘的曲线图面积计算，数字PID的

可由计算机直接计算。
　　④ 根据选定的控制度，并由表1所规定的控制度查出对应的T，及PID参数。
　　⑤ 按以上所求参数，整定PID并进行运行试验。先调比例度(使系统处于最佳状态)，而后依次加入积分控制和微分控制环节，再细调积分时间参数和微分环节参数使系统处于最佳状态。
　　值得注意的是某些系统不允许出现等幅振荡，则不可用此法。
　　　　　　　　　　　表1 数字PID扩充临界比例度法整定参数

　　(2) 扩充响应曲线法
　　如同在模拟控制系统中可用响应曲线法代替临界比例度法一样，在计算机控制系统中也可以用扩充响应曲线法代替扩充临界比例度法。用扩充响应曲线法整定步骤如下：
　　① 首先不将数字控制器接入控制系统，让系统处于手动操作状态下，并使之稳定下来。然后突然改变给定值，给对象一个阶跃输入信号。
　　② 用实验方法测定系统对阶跃函数的响应曲线，如图2所示。
　　③ 在响应曲线最大斜率处作切线，求出等效的纯滞后时间τ和等效的时间常数Tm及其比值Tm/τ，并选取控制度。
　　④ 根据表2所列经验公式计算参数K_P，T_I，T_D及采样周期T。
　　⑤ 根据计算的参数整定PID，进行试验运行，使系统处于最佳状态。
　　　　　　　