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时间:2019-05-29
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1、2.3PID参数整定方法 2.3.1工程整定法 PID数字调节器的参数,除了比例系数Kp,积分时间Ti和微分时间Td外,还有1个重要参数即采样周期T。 1.采样周期T的选择确定 从理论上讲,采样频率越高,失真越小。但是,对于控制器,由于是依靠偏差信号来进行调节计算的,当采样周期T太小,偏差信号也会过小,此时计算机将失去调节作用;若采样周期T太长,则将引起误差。因此采样周期T必须综合考虑。采样周期的选择方法有两种,一种是计算法,另一种是经验法。 计算法由于比较复杂,特别是被控对象各环节时间常数难以确定,工程上较少用。经验法是一种凑试法,即根据人们在控
2、制工作实践中积累的经验以及被控对象的特点,先选择一个采样周期T,进行试验,再反复改变T,直到满意为止。 2.Kp,Ti,Td的选择方法 1)扩充临界比例度法 扩充临界比例度法是简易工程整定方法之一,用它整定Kp,Ti,Td的步骤如下。 选择最短采样周期Tmin,求出临界比例度Su和临界振荡周期Tu。具体方法是将Tmin输入计算机,只有P环节控制,逐渐缩小比例度,直到系统产生等幅振荡。此时的比例度即为临界比例度Su,振荡周期称为临界振荡周期Tu。选择控制度为:(2-15) 通常当控制度为1.05时,表示数字控制方式与模拟方式效果相当。根据计算度,查
3、表2-1可求出Kp,Ti,Td。 表2-1扩充临界比例度法整定参数表控制度控制规律参 数TKpTiTd1.05PIPID0.03Tu0.014Tu0.53Su0.63Su0.88Tu0.49Tu/0.14Tu1.2PIPID0.05Tu0.43Tu0.49Su0.47Su0.91Tu0.47Tu/0.16Tu1.5PIPID0.14Tu0.09Tu0.42Su0.34Su0.99Tu0.43Tu/0.20Tu2.0PIPID0.22Tu0.16Tu0.36Su0.27Su1.05Tu0.4Tu/0.22Tu 2)扩充响应曲线法 若已知系统的动态特性曲线,
4、可以采用和模拟调节方法一样的响应曲线法进行整定,其步骤如下。 断开微机调节器,使系统手动工作,当系统在给定值处处于平衡后,给一阶跃输入。用仪表记录被调参数在此阶跃作用下的变化过程曲线。如图2-12所示。 图2-12阶跃信号下的曲线动画讲解图片说明 在曲线最大斜率处做切线,求得滞后时间t,对象时间常数τ以及它们的比值τ/t。根据所求得的τ,t和τ/t值,查表2-2求得值Kp,Ti,Td。 表2-2扩充响应曲线法整定参数表控制度控制规律参 数TKpTiTd1.05PIPID0.1t0.05t0.84τ/t1.15τ/t0.34t2.0t/0.45t1.2
5、PIPID0.2t0.15t0.78τ/t1.0τ/t3.6t1.9t/0.55t1.5PIPID0.50t0.34t0.68τ/t0.85τ/t3.9t1.62t/0.65t2.0PIPID0.8t0.6t0.57τ/t0.6τ/t4.2t1.5t/t 2.3.2经验法 在实际工作过程中,由于被调对象的动态特性不是很容易确定,即使确定了,不仅计算困难,工作量大,往往其结果与实际相差较大,甚至事倍功半。因此,在实际生产过程中采用的是经验法。即根据各调节作用的规律,经过闭环试验,反复凑试,找出最佳调节参数。微机调速器参数最终要在现场试验好后,才能选出最优参数
6、。厂家有规定的参考值,有一个范围,是理论计算出来的。因此要选择出最优参数,就必须在生产现场进行试验做记录曲线后方能得到。 2.3.3凑试法确定PID调节参数 凑试法是通过模拟(或闭环)运行观察系统的响应(例如,阶跃响应)曲线,然后根据各调节参数对系统响应的大致影响,反复凑试参数,以达到满意的响应,从而确定PID的调节参数。增大比例系数Kp一般将加快系统的响应,这有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。增大式(2-2)中的Td有利于加快系统响应,使超调量减小,稳定性增加,但对于干扰信号的抑制能力将减弱。在凑试时,可参考
7、以上参数分析控制过程的影响趋势,对参数进行先比例,后积分,再微分的整定步骤。其具体步骤如下: 首先整定比例部分。将比例系数由小调大,并观察相应的系统响应,直至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差小到允许的范围之内,并且响应曲线已属满意,那么只需要用比例调节器即可,最优比例系数可由此确定。 当仅调节比例调节器参数,系统的静差还达不到设计要求时,则需加入积分环节。整定时,首先置积分常数Ti为一个较大值,经第一步整定得到的比例系数会略为缩小(如减小20%),然后减小积分常数,使系统在保持良好动态性能的情况下,静差得到消除。在此过程中,可根据响应曲
8、线的好坏反复修改比例系数和积分常数,直
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