PID参数整定经验

pid控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定pid控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。pid控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。pid控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行
pid控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)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；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到pid控制器的参数。
pid参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整p\i\d的大小。
比例i/微分d=2，具体值可根据仪表定，再调整比例带p，p过头，到达稳定的时间长，p太短，会震荡，永远也打不到设定要求。
pid控制器参数的工程整定,各种调节系统中pid参数经验数据以下可参照：
温度t:
p=20~60%,t=180~600s,d=3-180s
压力p:
p=30~70%,t=24~180s,
液位l:
p=20~80%,t=60~300s,
流量l:
p=40~100%,t=6~60s。
常用口诀：
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
一看二调多分析，调节质量不会低
可以用matlab仿仿，感受一下参数对典型对象动态特性影响
请参考“先进pid控制及其matlab仿真”，刘金琨编，电子工业出版社2003年1月版
控制电动阀的开度来达到控制温度是可以的，我个人认为用比例电磁阀替代电动阀完全可以实现pid的控制。因为比例电磁阀有标准的模拟量输入信号和反馈信号而且具有pid调节功能。经过多年的工作经验，我个人认为pid参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。p是解决幅值震荡，p大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；i是解决动作响应的速度快慢的，i大了响应速度慢，反之则快；d是消除静态误差的，一般d设置都比较小，而且对系统影响比较小。对于温度控制系统p在5-10%之间；i在180-240s之间；d在30以下。对于压力控制系统p在30-60%之间；i在30-90s之间；d在30以下。

工业自动化商城的技术资料区有很多专业技术文，你可以去那里找更多的资料>具体步骤如下： 1、首先给大家简单介绍一下PID：PID就是通过系统误差利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。不同厂家的公式稍有不同，但是基本上都离不开三个参数：比例、积分时间、微分时间。 2、采样周期：在进行PID调节之前要先设定好PID的采样周期，采样周期设定主要根据被控对象的特性决定。被控对象变化快的（如：流量），可将采样周期设定在100ms左右，采样周期变化慢，如：液位）可将采样周期设定在1000ms，对于特别缓慢的（如：温度）可设置成5-10S。简单的理解是多长时间比较一次采样值与设定值。当然需要注意的是，采样周期必须大于程序的执行周期（PLC的运行周期）。 3、比例：比例作用是依据偏差的大小来动作比例有时又被称为增益用Gain表示，当控制量与被控量成正比例关系时（例如：阀位与流量）增益为正数；当控制量与被控量成反比例关系时（例如：液位与频率）增益为负数。比较简单的理解是如果设定值与反馈值有偏差时一次调整多少。
当然比例参数设定是还要考虑被控值的性质，对于变频器来说，单次变化可以为001但是对于阀门来说最小变化为02比较好。因为阀门的精度较低。 4、积分：积分作用是依据偏差是否存在来动作的，在系统中起着消除余差的作用。在调节时可以先设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。 5、微分：微分的作用是依据偏差变化速度来动作的，在系统中起着超前调节的作用。很多情况下微分是不需要调节的。若要设定，与确定P和Ti的方法相同，取不振荡时的30%。微分可以简单理解为超前控制。 6、死区：死区在PID调节是一个非常重要的量，可以人为地增加控制回路的稳定性，设置好死区甚至可以减少大量的调整过程。通俗的理解死区就是你所能接受的最大偏差。死区的大小一般要大于反馈值的波动范围。
死区的设置应该在其它参数的设置基础上进行，否则会导致系统失去控制。

确定控制器参数
数字PID控制器控制参数的选择，可按连续-时间PID参数整定方法进行。
在选择数字PID参数之前，首先应该确定控制器结构。对允许有静差（或稳态误差）的系统，可以适当选择P或PD控制器，使稳态误差在允许的范围内。对必须消除稳态误差的系统，应选择包含积分控制的PI或PID控制器。一般来说，PI、PID和P控制器应用较多。对于有滞后的对象,往往都加入微分控制。
选择参数
控制器结构确定后，即可开始选择参数。参数的选择，要根据受控对象的具体特性和对控制系统的性能要求进行。工程上，一般要求整个闭环系统是稳定的，对给定量的变化能迅速响应并平滑跟踪，超调量小；在不同干扰作用下，能保证被控量在给定值；当环境参数发生变化时，整个系统能保持稳定，等等。这些要求，对控制系统自身性能来说，有些是矛盾的。我们必须满足主要的方面的要求，兼顾其他方面，适当地折衷处理。 这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法，它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法，并在现场中得到了广泛的应用。
这种方法的基本程序是先根据运行经验，确定一组调节器参数，并将系统投入闭环运行，然后人为地加入阶跃扰动（如改变调节器的给定值），观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意，则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复试验，直到满意为止。
经验法简单可靠，但需要有一定现场运行经验，整定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时，有多个整定参数，反复试凑的次数增多，不易得到最佳整定参数。
下面以PID调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：
⑴让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数S1，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。
⑵取比例系数S1为当前的值乘以083，由小到大增加积分系数S0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。
(3)积分系数S0保持不变，改变比例系数S1，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。否则，将原比例系数S1增大一些，再调整积分系数S0，力求改善控制过程。如此反复试凑，直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止。
⑷引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD，此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。
注意：仿真系统所采用的PID调节器与传统的工业 PID调节器有所不同，各个参数之间相互隔离，互不影响，因而用其观察调节规律十分方便。
PID参数是根据控制对象的惯量来确定的。大惯量如：大烘房的温度控制，一般P可在10以上,I=3-10,D=1左右。小惯量如：一个小电机带
一水泵进行压力闭环控制，一般只用PI控制。P=1-10,I=01-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的。

我提供一种增量式PID供大家参考
△U(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)
A=Kp(1+T/Ti+Td/T)
B=Kp(1+2Td/T)
C=KpTd/T
T采样周期 Td微分时间 Ti积分时间
用上面的算法可以构造自己的PID算法。
U（K）=U（K-1）+△U（K）
PID控制器的参数整定，可以不依赖于受控对象的数学模型。工程上，PID控制器的参数常常是通过实验来确定，通过试凑，或者通过实验经验公式来确定。
常用的方法，采样周期选择，
实验凑试法
实验凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意的响应，从而确定PID控制参数。
整定步骤
实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。
（1）整定比例控制
将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。
（2）整定积分环节
若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。
先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。
（3）整定微分环节
若经过步骤（2），PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。
先置微分时间TD=0，逐渐加大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。
实验经验法
扩充临界比例度法
实验经验法调整PID参数的方法中较常用的是扩充临界比例度法,其最大的优点是，参数的整定不依赖受控对象的数学模型，直接在现场整定、简单易行。
扩充比例度法适用于有自平衡特性的受控对象，是对连续-时间PID控制器参数整定的临界比例度法的扩充。
整定步骤
扩充比例度法整定数字PID控制器参数的步骤是：
（1）预选择一个足够短的采样周期TS。一般说TS应小于受控对象纯延迟时间的十分之一。
（2）用选定的TS使系统工作。这时去掉积分作用和微分作用，将控制选择为纯比例控制器，构成闭环运行。逐渐减小比例度，即加大比例放大系数KP，直至系统对输入的阶跃信号的响应出现临界振荡（稳定边缘），将这时的比例放大系数记为Kr,临界振荡周期记为Tr。
（3）选择控制度。
控制度，就是以连续-时间PID控制器为基准，将数字PID控制效果与之相比较。
通常采用误差平方积分
作为控制效果的评价函数。
定义控制度
（3-25）
采样周期TS的长短会影响采样-数据控制系统的品质，同样是最佳整定，采样-数据控制系统的控制品质要低于连续-时间控制系统。因而，控制度总是大于1的，而且控制度越大，相应的采样-数据控制系统的品质越差。控制度的选择要从所设计的系统的控制品质要求出发。
（4）查表确定参数。根据所选择的控制度，查表3一2，得出数字PID中相应的参数TS,KP,TI和TD。
（5）运行与修正。将求得的各参数值加入PID控制器,闭环运行,观察控制效果,并作适当的调整以获得比较满意的效果。

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