確定控制器參數(shù)

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1、.確定控制器參數(shù)?數(shù)字PID控制器控制參數(shù)的選擇，可按連續(xù)-時間PID參數(shù)整定方法進行。???PID控制器的參數(shù)整定，可以不依賴于受控對象的數(shù)學(xué)模型。工程上，PID控制器的參數(shù)常常是通過實驗來確定，通過試湊，或者通過實驗經(jīng)驗公式來確定。?常用的方法，采樣周期選擇，實驗湊試法?實驗湊試法是通過閉環(huán)運行或模擬，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，然后根據(jù)各參數(shù)對系統(tǒng)的影響，反復(fù)湊試參數(shù)，直至出現(xiàn)滿意的響應(yīng)，從而確定PID控制參數(shù)。??整定步驟???實驗湊試法的整定步驟為"先比例，再積分，最后微分"。（1）整定比例控制??將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。（2）整定積分

2、環(huán)節(jié)??若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。??先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的50～80％，再將積分時間置一個較大值，觀測響應(yīng)曲線。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。（3）整定微分環(huán)節(jié)??若經(jīng)過步驟（2），PI控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動態(tài)過程不能令人滿意，則應(yīng)加入微分控制，構(gòu)成PID控制。??先置微分時間TD=0，逐漸加大TD，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。實驗經(jīng)驗法擴充臨界比例度法?實驗經(jīng)驗法調(diào)整PID參數(shù)的方法中較常用的是擴充臨界比例度法,

3、其最大的優(yōu)點是，參數(shù)的整定不依賴受控對象的數(shù)學(xué)模型，直接在現(xiàn)場整定、簡單易行。??擴充比例度法適用于有自平衡特性的受控對象，是對連續(xù)-時間PID控制器參數(shù)整定的臨界比例度法的擴充。?整定步驟?擴充比例度法整定數(shù)字PID控制器參數(shù)的步驟是：（1）預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期TS。一般說TS應(yīng)小于受控對象純延遲時間的十分之一。（2）用選定的TS使系統(tǒng)工作。這時去掉積分作用和微分作用，將控制選擇為純比例控制器，構(gòu)成閉環(huán)運行。逐漸減小比例度，即加大比例放大系數(shù)KP，直至系統(tǒng)對輸入的階躍信號的響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩（穩(wěn)定邊緣），將這時的比例放大系數(shù)記為Kr,臨界振蕩周期記為Tr。（3）選擇控制度。??控制

4、度，就是以連續(xù)-時間PID控制器為基準(zhǔn)，將數(shù)字PID控制效果與之相比較。通常采用誤差平方積分?作為控制效果的評價函數(shù)。定義控制度?????????（3-25）??采樣周期TS的長短會影響采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)..的品質(zhì)，同樣是最佳整定，采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)要低于連續(xù)-時間控制系統(tǒng)。因而，控制度總是大于1的，而且控制度越大，相應(yīng)的采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的品質(zhì)越差?？刂贫鹊倪x擇要從所設(shè)計的系統(tǒng)的控制品質(zhì)要求出發(fā)。（4）查表確定參數(shù)。根據(jù)所選擇的控制度，查表3一2，得出數(shù)字PID中相應(yīng)的參數(shù)TS,KP,TI和TD。（5）運行與修正。將求得的各參數(shù)值加入PID控制器,閉環(huán)運行,觀察控制效果,并作

5、適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以獲得比較滿意的效果。{2}PID參數(shù)怎樣調(diào)整最佳?PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例帶PB、積分時間Ti和和微分時間Td。一般可以通過理論計算來確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法。各種方法的大體過程如下：（1）經(jīng)驗法又叫現(xiàn)場湊試法，即先確定一個調(diào)節(jié)器的參數(shù)值PB和Ti，通過改變給定值對控制系統(tǒng)施加一個擾動，現(xiàn)場觀察判斷控制曲線形狀。若曲線不夠理想，可改變PB或Ti，再畫控制過程曲線，經(jīng)反復(fù)湊試直到控制系統(tǒng)符合動態(tài)過程品質(zhì)要求為止，這時的PB和Ti就是最佳值。如果調(diào)節(jié)器是PID三作用式，那么要在整定好的PB和Ti

6、的基礎(chǔ)上加進微分作用。由于微分作用有抵制偏差變化的能力，所以確定一個Td值后，可把整定好的PB和Ti值減小一點再進行現(xiàn)場湊試，直到PB、Ti和Td取得最佳值為止。顯然用經(jīng)驗法整定的參數(shù)是準(zhǔn)確的。但花時間較多。為縮短整定時間，應(yīng)注意以下幾點：①根據(jù)控制對象特性確定好初始的參數(shù)值PB、Ti和Td?？蓞⒄赵趯嶋H運行中的同類控制系統(tǒng)的參數(shù)值，或參照表3-4-1所給的參數(shù)值，使確定的初始參數(shù)盡量接近整定的理想值。這樣可大大減少現(xiàn)場湊試的次數(shù)。②在湊試過程中，若發(fā)現(xiàn)被控量變化緩慢，不能盡快達到穩(wěn)定值，這是由于PB過大或Ti過長引起的，但兩者是有區(qū)別的：PB過大，曲線漂浮較大，變化不規(guī)則，Ti過長，曲

7、線帶有振蕩分量，接近給定值很緩慢。這樣可根據(jù)曲線形狀來改變PB或Ti。③PB過小，Ti過短，Td太長都會導(dǎo)致振蕩衰減得慢，甚至不衰減，其區(qū)別是PB過小，振蕩周期較短；Ti過短，振蕩周期較長；Td太長，振蕩周期最短。④如果在整定過程中出現(xiàn)等幅振蕩，并且通過改變調(diào)節(jié)器參數(shù)而不能消除這一現(xiàn)象時，可能是閥門定位器調(diào)校不準(zhǔn)，調(diào)節(jié)閥傳動部分有間隙（或調(diào)節(jié)閥尺寸過大）或控制對象受到等幅波動的干擾等，都會使被控量出現(xiàn)等幅振蕩。這時就不能只注意調(diào)節(jié)器