单位负反馈系统的PID控制器设计及参数整定

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1、机电系统计算机控制三级项目——单位负反馈系统的PID控制器设计及参数整定小组成员：魏晨光田少许于越龙陈振强指导老师：刘思远目录PID控制概述PID控制的现实意义PID控制器对系统性能的影响项目感想PID控制概述这个理论和应用自动控制的关键是做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。　　PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微

2、分单元（D）组成。其输入e(t）与输出u(t）的关系为u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt]式中积分的上下限分别是0和t因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数PID控制的现实意义目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregula

3、tor），其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC），还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器（PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器（PLC）可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。PID控制器对系统

4、性能的影响——系统模型构建开环传递函数Simulink模型PID控制器对系统性能的影响——P控制器对系统性能的影响(1)对动态特性的影响比例控制参数Kp加大，使系统的动作灵敏，速度加快，Kp越大，振荡次数加多，调节时间也越长。当Kp太大时，系统会趋于不稳定，若Kp太小，又会使系统的动作缓慢。(2)对稳态特性的影响在系统稳定的情况下，比例系数Kp增大，稳态误差就会减少，以此来提高控制精度，但是加大Kp只是减少稳态误差却无法从本质上消除稳态误差。PID控制器对系统性能的影响——P控制器对系统性能的影响系统图PID控制器对系统性能的影

5、响——P控制器对系统性能的影响比例作用就是以比例形式来反应系统的偏差信号e(t)，以最快速度来产生控制作用，使偏差逐渐趋于减小。PID控制器对系统性能的影响——PI控制器对系统性能的影响引入积分后，主要是为了在稳态状态下，满足被控量对设定值的无静差跟踪，对系统的性能影响主要表现为：(1)对动态特性的影响积分作用会引起系统的稳定性下降，Ti太小，系统将不稳定，Ti偏小到一定程度时，系统会出现振荡；Ti太大，对系统性能的影响力也会缩减，只有当正合适时，才能出现比较理想的过渡特性。(2)对稳态特性的影响积分作用能够降低系统稳态误差，同

6、时也能提高系统的控制精度，不过，当Ti值太大时，积分作用将会变得非常弱，稳态误差。也不会紧随减弱了。PID控制器对系统性能的影响——PI控制器对系统性能的影响系统图PID控制器对系统性能的影响——PI控制器对系统性能的影响引入积分后，主要是为了在稳态状态下，满足被控量对设定值的无静差跟踪PID控制器对系统性能的影响——PID控制器对系统性能的影响PID控制器各个参数对系统的动态和稳态性能起着不同的作用，这三个参数的取值优劣将直接影响PID控制系统的控制品质好坏。微分作用常规使用会与比例作用、比例积分作用联合，构成PD控制器或者P

7、ID控制器。微分作用：改善闭环系统的动态特性和稳定性。Td偏大时，超调量会较大，调节时间也会较长；Td偏小时，超调量也较大，相应调节时间也会较长。PID控制器对系统性能的影响——PID控制器对系统性能的影响系统图PID控制器对系统性能的影响——PID控制器对系统性能的影响试凑法简介（1）先用P再用I最后再加D（2）调试时，将PID参数置于影响最小的位置，即P最大，I最大，D最小（3）按纯比例系统整定比例，使其得到比较理想的调节过程曲线，将积分时间从大到小改变，使其得到较好的调节过程曲线（4）最后在这个积分时间下重新改变比例，得到

8、更好的曲线（5）将整定好的比例和积分时间适当减小，加入微分作用，以得到超调量最小、调节作用时间最短的调节过程。谢谢观赏