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1、第22卷第5期重庆工学院学报(自然科学)2008年5月Vol.22No.5JournalofChongqingInstituteofTechnology(NaturalScience)May2008XPID控制原理及参数整定方法a,ba,b金奇,邓志杰(兰州交通大学a.国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心;b.光电技术与智能控制教育部重点实验室,兰州730070)摘要:针对PID控制器参数的准确设定在实际应用中对控制效果的重要作用,介绍了PID控制原理、模拟型和数字型PID控制器,并详细分析了目前使用比较广
2、泛的3种参数整定方法:试凑法、经验数据法和扩充临界比例度法.关键词:PID控制;参数整定;过程控制+中图分类号:TP273.1文献标识码:A文章编号:1671-0924(2008)05-0091-04PIDControlPrincipleandTechniquesofParameterTuninga,ba,bJINQi,DENGZhi2jie(a.NationalEngineeringResearchCenterofGreenCoatingTechnologyandEquipment;b.KeyLaborat
3、oryofOpto2ElectronicTechnologyandIntelligenceControl,MinistryofEducation,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China)Abstract:TheaccuratesettingofPIDcontrollerparametersplaysanimportantroleintheactualcontrolef2fect.ThispaperintroducesPIDcontrolprinciples,
4、analogicalanddigitalPIDcontrollers,andanalyzesthethreemethodswidelyusedatpresentaboutparametertuningofPIDcontrollers:trial2and2errormethod,ex2perienceanddatamethod,andextensioncriticalproportiondegreemethod.Keywords:PIDcontrol;parametertuning;processcontrol
5、在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制不到精确的数学模型,控制理论的其他技术难以规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验PID调节.PID控制器问世至今已有近70年历史,和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为它以结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而方便.即使当我们不完全了解一个系统和被控对成为工业控制的主要技术之一.象,或是不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,也适合采用PID控制技术.PID控制器就是1PID控制原理根据系统的误差,利用比例、积分
6、、微分计算出控[1-2]制量进行控制的.当被控对象的结构和参数不能完全掌握或得X收稿日期:2008-03-24基金项目:科技部支撑项目(2006BAE04B05-3).作者简介:金奇(1981—),男,辽宁辽阳人,硕士研究生,主要从事真空镀膜设备控制系统的软件开发及测试研究.92重庆工学院学报1.1比例(P)控制比例控制是一种最简单的控制方式,其控制器的输出与输入误差信号成比例关系.当仅有比例控制时,系统输出存在稳态误差(Steady2stateer2ror).图1PID控制结构框图1.2积分(I)控制如图1
7、所示,模拟PID控制器的数学表达式在积分控制中,控制器的输出与输入误差信为:号的积分成正比关系.对一个自动控制系统,如果t1de(t)在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统u(t)=Kpe(t)+∫e(τ)dτ+Td(1)Ti0dt是有稳态误差的或简称有差系统(Systemwith其中:e(t)为系统偏差量,e(t)=r(t)-c(t);KpSteady2stateError).为了消除稳态误差,在控制器中为比例系数;Ti为积分时间常数;Td为微分时间必须引入“积分项”.积分项的误差取决于时间的常数.式(
8、1)也可以整理变形为:积分,随着时间的增加,积分项误差会增大.这样,tde(t)u(t)=Kpe(t)+K∫ie(τ)dτ+Kd(2)即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加0dt其中:Kp为比例系数;Ki为积分系数,Ki=Kp/Ti;大,它推动控制器的输出增大,使稳态误差进一步Kd为微分系数,Kd=KpTd.减小,直到等于零.因此,比例+积分(PI)控制器,2.2数字PID控制器可以使系统在进入
