PID参数整定

先比例，再积分，最好可以通过串口配置控制参数PI算法的根本目的是要去掉偏差e,先去掉积分的作用，调节比例系数（由大到小），使输出快速但不振荡为好，然后加入积分作用，调节积分系数，去除静差，积分作用过大的加入会引起振荡，所以系数要从大到小的选择（节省你整定参数的时间）。最好是可以通过串口配置整定的系数，这样整定起来比较快。说实话，现在pid的整定方法基本上就是经验法，不过现在有很多论文阿什么的都有自适应整定的方法，不过都没有实际波形，都是仿真出来，可信性不高，其实，一般的pid控制器只用到PI很少用D的，说一还是试凑法比较简单，就两个参数。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。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。PID参数对控制质量的影响不十分敏感。因而不同的比例、积分、微分的组合，可能达到相近的控制效果。实际应用中，只要受控过程或受控对象的主要指标达到设计要求，相应的控制器参数即可作为有效的控制参数实验经验法调整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。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。采样一数据控制系统中，设采样周期为TS，采样速率为1/TS，采样角频率为采样周期TS是设计者要精心选择的重要参数，系统的性能与采样周期的选择有密切关系。采样周期的选择受多方面因素的影响,主要考虑的因素分析如下。（1）香农（Shannon）采样定理（Wmax--被采样信号的上限角频率）给出了采样周期的上限。满足这一定理，采样信号方可恢复或近似地恢复为原模拟信号，而不丢失主要信息。在这个限制范围内，采样周期越小，采样-数据控制系统的性能越接近于连续-时间控制系统。（2）闭环系统对给定信号的跟踪，要求采样周期要小。（3）从抑制扰动的要求来说，采样周期应该选择得小些。（4）从执行元件的要求来看，有时要求输入控制信号要保持一定的宽度。（5）从计算机精度考虑，采样周期不宜过短。（6）从系统成本上考虑，希望采样周期越长越好。综合上述各因素，选择采样周期，应在满足控制系统的性能要求的条件下，尽可能地选择低的采样速率。工业控制中，大量的受控对象都具有低通的性质。下面图3-12给出了选择采样周期的经验。表3-1给出了常用被控量的经验采样周期。采样周期的选择，要根据所设计的系统的具体情况，用试凑的方法，在试凑过程中根据各种合理的建议来预选采样周期，多次试凑，选择性能较好的一个作为最后的采样周期。pid参数整定经验凑试法在实践中最为实用。我们在整定参数时，必须认真观察系统响应情况，根据系统的响应情况决定调整那些参数。在调整参数时，应该知道各种调节作用的特点。这样才能做到有的放矢。比例调节作用的特点：1调节作用快，系统一出现偏差，调节器立即将偏差放大1/P倍输出。2系统存在余差比例带越大，过渡过程约平稳，但余差越大，比例带越小，过渡过程易振荡，比例带太小时，就可能出现发散振荡。积分调节的特点：积分调节作用的输出变化与输入偏差的积分成正比，积分调节作用的输出不仅取决与偏差信号的大小，还取决于偏差存在的时间，只要有偏差存在,尽管偏差可能很小，但它存在的时间越长，输出信号就越大，只有消除偏差，输出才停止变化。微分调节的特点：微分调节的输出是与被调量的变化率成正比。在比例微分调节作用下，有时尽管偏差很小，但其变化速度很快，则微分调节器就有一个较大的输出。根据PID个调节器的特点，不难得出他们的适用范围：比例调节：对调节质量要求不高的系统，对系统余差没有过高要求，比如一些简单的液位调节，温度调节等。比例积分调节：适用面广，对于调节对象惯性较小的系统，比如压力，流量，液位等。对于惯性较大的系统如温度系统，调节时间可能较长，超调量也较大。对于负荷变化特别剧烈的系统，由于积分作用不能及时反映，也会使得调节作用不够及时。比例积分微分调节：PID调节综合了各类调节器的优点，具有很好的调节性能。但不是所有的对象都适合采用PID调节规律，应根据对象来确定选用PI、PD、PID调节规律。经验值：在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。总之，在整定时不能让系统出现发散振荡。如出现发散振荡，应立即切为手动，等系统稳定后增大比例带、积分时间或减小微分时间，重新切换到自动。比例带越大，过渡过程越平稳，但余差越大。比例带越小，过渡过程容易发生振荡。积分时间越小，消除余差就越快,但系统振荡会较大，积分时间越大，系统消除余差的速度较慢。微分时间太大，系统振荡次数增加，调节时间增加，微分太小，系统调节缓慢。一句话：整定参数时要认真观察系统输出及被调量的变化情况，再根据具体情况适当修改PID参数。可以说，绝大多数控制系统采用PID调节都能满足要求。Ziegler-Nichols方法ＰＩＤ参数整定在闭环控制系统中，增加积分控制增加了系统的稳态误差精度，由于不断累计误差，能使误差迅速消除，但能使系统产生超调；而在系统中增加微分控制，能够增加系统的阻尼，提高动态响应速度，由于ＰＩＤ控制器能够补偿绝大多数的控制系统，整定方法简单，鲁棒性好，因此是目前应用最广泛的控制器．Ziegler-Nichols方法是基于系统稳定性分析的PID整定方法．在设计过程中无需考虑任何特性要求，整定方法非常简单，但控制效果却比较理想．具体整定方法如下：首先，置Ｋｄ＝Ｋｉ＝０，然后增加比例系数一直到系统开始振荡（闭环系统的极点在ｊω轴上）；再将该比例系数乘以0.6,其他参数按照以下公式计算：Ｋｐ＝０．６*ＫｍＫｄ＝Ｋｐ*π／4*ωＫｉ＝Ｋｐ*ω／π上式中Ｋｐ为比例控制参数Ｋｄ为微分控制参数Ｋｉ为积分控制参数Ｋｍ为系统开始振荡时的比例值；ω为振荡时的频率关于２４０７控制直流电机ＰＩＤ参数整定之我见！！我以前总认为ＰＩＤ参数，让它工作应该不难，难的是想让它工作的好一点，更加好一点。但现在看来很是错，对于象我这样的初学者往往只重视这个ＰＩＤ，却很是忽略ＰＩＤ能工作的“基础环境”。１、所谓的“基础环境”就是控制对象的工作范围，我就说说我自己在搞的这个电流环吧，比如说电流的基准值是０－５００，也就是说我的ＰＷＭ波的周期为１０００，哦，忘了说了，我控制方式是双极性Ｈ桥控制。这样在０－５００为正转，５００－１０００为反转，因为刚开始也没考虑那么多，结果去检测电流后的ＡＤ转换是０－１０２４，更要命的是我以为ＰＩＤ是万能的，只要把这些参数整一下也应该能搞定的，结果可想而知了，感叹自己的无知啊！！保险丝断了一大箩，这才恍然大悟，“万能的”ＰＩＤ参数给了我重重的打击。各个参数的工作范围设计是多么的重要啊。所谓的ＰＩＤ参数只是在这个基础环境之上工作与控制的。。。。２、现在我开始想搞速度控制了（速度环），结果你想好了，速度环的输出控制目标是电流环的给定电流参考值，但我搞的速度是０－３０００转速，现在不知道是怎么样把转速和这个电流参考输出值对应起来，就是说我的工作参数又不在一个范围了，转速是０－３０００，而电流值是０－５００，该怎么控制对应啊，我现在都晕了。。。。望大家给点建议和思路，谢谢！！！３、今天就说到这儿了，自己这里没有前辈和老师可问，一个人在“闭门造车”，累啊，请同行们给于帮助和指点，先谢谢了！！！！敬上！！！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。PID是比例，积分，微分的缩写.比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。PID控制中如何整定PID参数1，概述作为经典的控制理论，PID控制规律仍然是当今工控行业的主导控制方式，无论复杂、简单的控制任务，PID控制都能取得满意的控制效果，前提是PID参数必须选择合适。可以说，通过适当的PID参数，PID控制可以得到各种输出响应特性，也就是说，通过适当给定PID参数，大多数的控制任务都可以由PID完成。3，PID控制原理经典PID控制理论中，基本数学模型有两种（连续型、增量型），PID模型的增量控制数学模型可以简单地用下式表示：PID参数包括：比例倍数---------表达式中的K积分时间---------表达式中的Ti（秒）实际微分时间---Td（秒）微分增益---------表达式中的Kd积