PID控制参数整定.pdf

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1、PID参数整定的理论行业技术部叶鲁彬内容（一）PID参数的作用原理（二）PID参数整定的经典计算方法（三）看曲线，整定PID参数的方法（四）串级控制、纯滞后对象PID控制算法标准算式连续时域算式拉普拉斯变换DCS中使用的离散化增量算式比例作用（P)比例增益和比例度的关系纯比例作用比例作用（P)比例作用：弱->强调节速度：慢->快超调量：小->大阻尼：大->小余差：大->小控制精度：低->高振荡程度：低->高稳定性：好->坏精度-稳定性的矛盾，有余差积分作用（I）消除余差一般与比例共同作用相位滞后，降低稳定性积分作

2、用（I）积分作用：弱->强阻尼：大->小振荡程度：低->高稳定性：好->差PI适合的对象：流量、压力等快速响应的对象微分作用（D）相位提前，提高稳定性，减少超调与PV的变化趋势有关，预先调节对纯滞后没有作用微分作用（D）微分作用优势稳定性增高->可以加强比例、积分作用->性能提高微分作用不足放大噪声->操作变量跳变，实际中的使用比较谨慎微分作用的适用对象温度等惯性大、调节慢的对象对PV进行高频滤波，使用微分先行PID算法的选择方法纯比例（P）对控制精度要求不高、允许余差的对象。e.g.液位、压力等比例-积分（P

3、I）响应快速、易振荡的对象，有控制精度要求，可以适当减慢响应速度。e.g.流量、压力等对象比例-积分-微分（PID）惯性大、响应缓慢，有控制精度要求返回e.g.温度对象（二）PID参数整定经典方法(1)响应曲线法(2)临界振荡法(3)衰减振荡法(4)继电器自整定法(1)响应曲线法阶跃响应(1)响应曲线法(2)临界振荡法1942年提出，也称Ziegler-Nichols法步骤：1采用纯比例控制2逐渐增强比例作用3达到等幅振荡，记录当前比例K、振荡周期Pcmaxu(2)临界振荡法(2)临界振荡法局限：现场往往允许出现

4、等幅振荡一阶系统比例控制不会出现振荡(3)衰减振荡法在纯比例控制下，达到4：1衰减振荡(4)继电器自整定法D调节器yAspSy对象＋T－继电器(4)继电器自整定法步骤：（1）从控制器控制切换为继电器控制（2）根据非线性控制理论，继电器特性可能会产生极限环，表现为等幅振荡。（3）记录临界振荡频率、临界增益（4）根据Ziegler-Nichols法得到PID参数经典整定方法总结比例参数：取决于实际对象的增益——单位MV变化对PV的影响积分、微分参数：取决于被控对象的时间常数、纯滞后时间积分时间Ti=闭环系统临界振荡周期的0

5、.83倍微分时间Td=（1/5～1/3）×Ti积分时间的大致估算步骤：1计算振荡曲线的衰减比N、周期P2计算阻尼系数3计算积分时间Ti根据实际情况，灵活选取整定方法整定方法得到的是PID参数的参考值为得到更好的控制效果，应根据实际曲线进行细调整定计算方法都在标准PID算式基础上返回（三）看曲线，整定PID参数的方法纯比例调节，从弱到强，达到振荡增加积分，同时适当下调比例对大惯性对象，高频滤波后增加微分作用PID参数调节例（1）Kc=3，Ti=10sPID参数调节例（1）Kc=6，Ti=80s积分强度不够，比例过强

6、PID参数调节例（2）Kc=3，Ti=30s积分强度不够PID参数调节例（3）Kc=1，Ti=20s积分强度不够，比例太弱PID参数调节例（4）Kc=4，Ti=4.5s积分或比例太强，尝试先减弱积分PID参数调节例（5）Kc=0.6，Ti=5s积分足够，比例太弱PID参数调节例（6）Kc=0.3，Ti=1s反应慢、振荡时间过长积分过强PID参数调节例（7）Kc=7，Ti=40s减少积分，会出现余差减少比例，会加剧振荡需增加微分作用PID参数调节例（7）Kc=7，Ti=30s,Td=7.5s返回（四）串级控制、纯滞后对象TC串级控

7、制原理：1尽量将扰动包含在副回路中TC出料2TT12使副回路响应较快冷却剂进料D2D1T1spT2spT2T1TC1TC2阀夹套槽壁反应槽＋＋－－夹套水温测量反应器温度测量串级控制PID参数副被控对象必须是主被控对象的原因串级控制PID参数副对象：麻利的下属时间常数短，响应速度较快，调节灵敏主对象：慢性子指挥官时间常数较长，调节相对较慢串级控制PID参数PID参数整定，一般先副后主副回路一般不宜加积分随动系统，无设定值要求积分作用使响应变慢对流量、压力之类的副回路对象，可以增加积分作用，但要求积分作用较弱，以免过

8、多降低副回路响应速度纯滞后对象纯滞后时间和主导时间常数之比τ/T>0.5微分无助于纯滞后对象的控制纯滞后对象，建议串级控制、内模控制算法PID参数整定理论方法总结前人多年的经验积累一般性情况的控制理论推导得到结论方向性的指导“技巧多于科学”、“实践