PID控制器的参数整定方法主要分为两大类:
理论计算整定法
依据系统的数学模型,通过理论计算确定控制器参数。
计算数据未必可以直接使用,需要通过工程实际进行调整和修改。
工程整定方法
主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行。
方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。
工程整定方法包括临界比例法、反应曲线法和衰减法。
临界比例法
临界比例法(Z-N法)是一种常用的工程整定方法,步骤如下:
预选择采样周期
选择一个足够短的采样周期让系统工作。
加入比例控制环节
仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡。
记下这时的比例放大系数和临界振荡周期。
计算PID参数
在一定的控制度下,通过公式计算得到PID控制器的参数。
反应曲线法
反应曲线法是通过观察系统对不同输入信号的响应曲线来整定PID参数。具体步骤如下:
选择合适的输入信号
选择一个合适的输入信号,如阶跃响应。
记录响应曲线
记录系统对输入信号的响应曲线。
调整参数
根据响应曲线的形状,调整比例系数P、积分时间I和微分时间D,直到达到满意的控制效果。
衰减法
衰减法是通过观察系统在加入微分控制后的衰减情况来整定PID参数。具体步骤如下:
选择合适的输入信号
选择一个合适的输入信号,如阶跃响应。
引入微分控制
逐渐增加微分控制的作用,观察系统的响应。
调整参数
根据系统的响应情况,调整比例系数P、积分时间I和微分时间D,直到达到满意的控制效果。
经验凑试法
经验凑试法是一种基于实际经验的整定方法,步骤如下:
设定初始参数
根据经验设定一个初始的PID参数。
观察系统响应
在闭环系统中加扰动,观察系统的响应情况。
调整参数
根据系统的响应情况,按照先比例,后积分,最后微分的顺序,逐步调整PID参数,直到获得满意的控制质量。
常用口诀
在实际操作中,还有一些常用的口诀可以帮助记忆和调整PID参数:
参数整定找最佳,从小到大顺序查。
先是比例后积分,最后再把微分加。
曲线振荡很频繁,比例度盘要放大。
曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳。
曲线偏离回复慢,积分时间往下降。
曲线波动周期长,积分时间再加长。
曲线振荡频率快,先把微分降下来。
动差大来波动慢,微分时间应加长。
理想曲线两个波,前高后低4比1。
通过这些方法,可以有效地整定PID控制器参数,使控制系统达到满意的控制效果。