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1、第21卷第4期常州工学院学报Vo.l21No.42008年8月JournalofChangzhouInstituteofTechnologyAug.2008PID控制器参数自整定方法综述张燕红(常州工学院电子信息与电气工程学院,江苏常州213002)摘要:由于PID控制器具有简单而固定的形式和良好的鲁棒性,因而在工业生产中得到了广泛的应用。但由于控制系统的复杂性和非线性等因素,使PID控制器的参数受到了影响,因此如何整定PID控制器的参数成为当前乃至今后的研究热点。文章概述了PID的理论,讨论了一些常用PID整定方法,并对新技术进行了探索
2、。关键词:PID控制器;鲁棒性;控制系统;参数自整定中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1671-0436(2008)04-0049-05整定方法和离散PID控制器的自整定方法;按0引言照工作机理划分,可以分为基于模型的自整定PID控制器从问世至今已历经了半个多世方法和基于规则的自整定方法等等。文章在介纪,如今PID控制器已经在各个控制领域中得绍PID参数自整定概念的基础上,对PID参数到了广泛的应用。PID控制中一个至关重要的自整定方法的发展作一综述。问题是控制器的参数整定问题,即三参数(比例1PID参数自整定系数、
3、积分时间、微分时间)的整定,整定的好坏不但会影响到控制质量,而且还会影响到控制PID控制器是一种线性控制器,它根据给定器的鲁棒性。此外,由于现代工业控制系统中值与实际输出值构成一个控制偏差e(t),将偏差存在着非线性和不确定性,这些因素能造成模的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构型参数或者模型结构的变化,使得原来整定的成控制量,对过程对象进行控制,故称为PID控制参数无法保证系统继续良好地工作,这就要求器。比例系数、积分时间和微分时间的选取直接PID控制器具有在线修正参数的功能,这是自从影响被控制量与设定值的接近程度,所以Kp
4、、Ti、使用PID控制以来人们始终关注的重要问题之Td3个参数的整定显得尤为重要。一。随着PID控制器参数自整定技术的不断发比例系数Kp:加快系统的响应速度,提高展,人们提出了各种各样的整定方法。按照发系统的调节精度。Kp越大,系统响应速度越快,展阶段划分,可以分为常规PID控制器参数自系统调节精度越高,对偏差的分辨率越高。但整定和智能自整定方法;按照被控对象个数来Kp过大,会产生超调,甚至导致系统不稳定;Kp划分,可以分为单变量PID参数自整定方法和取值过小,则会降低调节精度,尤其是响应速度多变量PID参数自整定方法;按照控制量的组变慢,
5、从而延长调节时间,使系统静态、动态特合形式来划分,可以分为线性PID参数自整定性变坏。方法和非线性PID参数自整定方法;按照计算积分系数Ti:积分环节的主要作用是确保在方式可以划分为一次算法和反复迭代算法;按系统稳态时过程输出和设定值一致。比例控制通照系统的特性划分,可以分为连续PID参数自常产生稳态误差,在积分作用下,无论多小的正向收稿日期:2008051650常州工学院学报2008年误差总是导致控制信号增加,无论多小的负向误控制器参数进行整定。这些方法需要较复杂的试差总是导致控制信号减小,因此,具有积分作用的验,并且对被控过程的模型有较
6、强的限制,因而对控制器总是使得稳态误差为零。Ti越小,系统的不能或者难以用精确数学模型的复杂过程难以奏静态误差消除越快,但Ti过小,在响应过程初期效。参数模型方法需要辨识过程模型,适合离线会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大的PID参数整定。超调;若Ti过大,将使系统的静态误差难以消基于模型的自整定方法需要对模型进行辨识。除,影响系统的调节精度。参数模型辨识方法首先将过程假定为一种模型结微分系数Td:微分环节的主要作用是改善闭构,再确定模型的参数。如果模型结构也无法完全环系统的稳定性。由于控制信号的变化引起过程确定,则需要使用一些结构
7、辨识方法首先确定模型输出改变需要一定的时间,所以控制信号对误差结构(如模型的阶次)。参数模型辨识使用的方法的反映总是滞后地影响系统偏差的变化率,改善有最小二乘法、梯度法、极大似然法。在推导内模系统的动态特性,对偏差进行提前预报,抑制偏差控制PID控制器参数的整定公式的过程中,如果对向任何方向的变化。但Td过大,会使响应过程提象是时滞对象,需要对时滞进行近似。前抑制,从而延长调节时间,而且系统的抗干扰能1942年Ziegler和Nichols提出了两种经典的[1]力变差。获取PID控制器参数的方法。一种方法是基总之,PID控制体现着折衷的思想
8、。其控制于系统的开环阶跃响应,即通过一次调节试验从作用是在比例、积分、微分三种作用间进行折衷;系统开环阶跃响应中辨识系统FOPDT模型参从时域看,PID控制是对系统的过去、现在、
