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如何设置和调整PID参数

整理发布: 京仪股份 时间: 2018-07-09 12:39 浏览次数:
如何设置和调整PID参数 文章由双金属温度计_电接点双金属温度计_热电阻热电偶温度计-京仪股份为您整理编辑。摘要:PID是比例积分调节,详情可以参考自动控制课程!温度控制中的积极作用和反应是采取积极行动时加热,采取消极行动时冷却。 PID控制简介目前,工业自动化水平已经成为衡量各行各业。。。
PID是比例积分调节,详情可以参考自动控制课程!温度控制中的积极作用和反应是采取积极行动时加热,采取消极行动时冷却。 PID控制简介目前,工业自动化水平已经成为衡量各行各业现代化水平的重要标志 同时,控制理论的发展经历了三个阶段:经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。 智能控制的典型例子是模糊全自动洗衣机等。 自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。 控制系统包括控制器、传感器、发射器、致动器、输入和输出接口 控制器的输出通过输出接口和执行机构添加到受控系统中;控制系统的受控量通过传感器和变送器通过输入接口发送到控制器。 不同的控制系统有不同的传感器、变送器和执行器。 例如,压力传感器应该用在压力控制系统中。 电加热控制系统的传感器是温度传感器。 目前,已有许多PID控制器及其控制器或智能PID控制器(仪表),产品已广泛应用于工程实践中。有各种各样的PID控制器产品。各大都开发了具有PID参数自整定功能的内联调节器,通过智能调节或自校正、自适应算法实现了PID控制器参数的自动调节 有压力控制器、温度控制器、流量控制器和液位控制器,可编程控制器可实现PID控制功能,PC机系统可实现PID控制等 可编程控制器(PLC)利用其闭环控制模块实现PID控制,而可编程控制器(PLC)可以直接与控制网(ControlNet)相连,如罗克韦尔的PLC-5等。 还有可以实现PID控制功能的控制器,如罗克韦尔的罗吉斯产品系列(Logix product series),可以直接连接到控制网,利用网络实现其远程控制功能。 1.开环控制系统开环控制系统是指受控对象(受控量)的输出对控制器的输出没有影响 在这种控制系统中,受控量不会被送回以形成任何闭环。 2.闭环控制系统闭环控制系统的特征在于,系统的受控对象的输出(受控量)将被送回以影响控制器的输出,从而形成一个或多个闭环 闭环控制系统有正反馈和负反馈。如果反馈信号与给定信号相反,则称为负反馈。如果极性相同,就叫做正反馈。一般来说,闭环控制系统采用负反馈,也称为负反馈控制系统。 闭环控制系统有许多例子。 例如,人是一个带有负反馈的闭环控制系统,眼睛是一个作为反馈的传感器。人体系统在不断纠正醉后可以做出各种正确的动作。 如果没有眼睛,就没有反馈回路,它将成为一个开环控制系统。 例如,当一台真正的全自动洗衣机能够连续检查衣物是否被洗涤,并在洗涤后自动切断电源时,它就是一个闭环控制系统。 3.阶跃响应阶跃响应是指向系统添加阶跃函数时系统的输出 稳态误差是指系统响应进入稳态后,系统的预期输出和实际输出之间的差值。 控制系统的性能可以用三个词来描述:稳定、准确和快速。 稳定性是指系统的稳定性。为了正常工作,系统必须首先稳定,并且在阶跃响应方面应该收敛。它是指控制系统的精度和控制精度。通常用稳态误差来描述,它表示系统输出的稳态值和期望值之间的差异。快速指的是控制系统响应的快速性,通常用上升时间来定量描述。 4.PID控制的原理和特点在工程实践中,zui被广泛用作比例、积分和微分控制的调节器控制律,称为PID控制,也称为PID控制 PID控制器已经发展了近70年。它结构简单、稳定性好、运行可靠、调节方便,已成为工业控制的主要技术之一。 当被控对象的结构和参数无法完全掌握或无法获得数学模型,以及控制理论的其他技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须通过经验和现场调试来确定,这样便于应用PID控制技术zui 也就是说,当我们不完全了解系统和被控对象,或者不能通过有效的测量方法获得系统参数时,zui适用于PID控制技术 PID控制,实际上也有PI和PD控制。 PID控制器基于系统误差,采用比例、积分和微分计算来控制控制量 比例控制比例控制是一种简单的嘴控制方法 其控制器的输出与输入误差信号成比例。 当只有比例控制时,系统输出有稳态误差。 积分控制在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成比例 对于自动控制系统,如果进入稳态后出现稳态误差,则该控制系统被称为稳定状态误差系统(System StATeStATeError),或者简称为有稳态误差的系统。 为了消除稳态误差,& ldquo必须引入控制器。积分项。 积分项的误差取决于时间的积分,积分项会随着时间的增加而增加。 这样,即使误差很小,积分项也会随着时间的增加而增加,这推动控制器的输出增加,以进一步减小稳态误差,直到它等于零。 因此,比例积分控制器可以使系统进入稳态后没有稳态误差。 微分控制在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成比例 自动控制系统在调节过程中可能会振荡甚至失去稳定性,以克服误差。 其原因是存在大惯性分量(链路)或延迟分量,它们具有抑制误差的功能,并且它们的变化总是落后于误差的变化。 解决办法是改变误差抑制的效果。进步与现状。也就是说,当误差接近零时,抑制误差的效果应该为零。 也就是说,只有& ldquo比例与现状。这个项通常是不够的,比例项的作用只是放大误差的幅度,目前需要增加的是& ldquo微分项。,它可以预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器可以使误差抑制的控制效果提前等于零甚至负,从而避免被控量的严重过冲 因此,对于大惯性或大滞后的被控对象,比例微分控制器可以改善系统在调节过程中的动态特性。 5.PID控制器参数整定是控制系统设计的核心内容 根据被控过程的特点,确定了PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间 PID控制器参数的整定方法有很多,可以归纳为两类:一类是理论计算整定法 它主要基于系统的数学模型,通过理论计算确定控制器参数。 用这种方法得到的计算数据可能不能直接使用,但必须通过工程实践进行调整和修改。 二是工程设置方法,主要依靠工程经验,直接在控制系统的测试中进行。该方法简单易行,在工程实践中得到广泛应用。 PID控制器参数的工程整定方法主要包括临界比例法、响应曲线法和衰减法。 这三种方法各有特点,它们的共同点是通过测试,然后根据工程经验公式调整控制器参数。 然而,无论采用哪种方法获得控制器参数,在实际运行中都需要进行zui后调整和改进。 目前普遍采用临界比例法。 该方法对PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先,预先选择足够短的采样周期,使系统能够工作;(2)只增加比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,并记录此时的比例放大系数和临界振荡周期;(3)在一定的控制程度下,用公式计算PID控制器参数 PID参数设置:指对经验和过程的熟悉程度,跟踪测量值和设置值曲线,从而调整PID控制器参数的工程设置大小。各种调节系统中的差压参数的以下经验数据可以参考:温度τ:ρ= 20-60%,τ= 180-600秒,压强τ:ρ= 30-70%,τ= 24-180秒,液位τ:ρ= 20-80%,τ= 60-300秒,流量τ:ρ= 40-100%,τ= 6-60秒 书中常用的公式是:找祖伊加进行参数设置。首先检查比例,然后从小到大进行积分。然后加上微分和曲线,在zui之后频繁振荡。比例带板需要放大曲线,以便在大湾周围浮动。比例带板需要慢慢回到小拉力曲线的偏差。集成时间需要长时间波动。集成时间需要再次延长。曲线的振荡频率很快。首先,降低压差,动态压差将缓慢波动 差分时间应延长理想曲线的两个波,前高后低为4: 1,调整质量不会低。这里有一个经验方法。 这种方法实际上是一种试错法。这是生产实践中总结出来的一种有效方法,已在该领域得到广泛应用。 该方法的基本程序是根据运行经验确定一组调节器参数,并使系统进入闭环运行,然后人为添加阶跃扰动(如改变调节器给定值),观察调节器输出的调节量或阶跃响应曲线。 如果控制质量不令人满意,调节器参数将根据每个设置参数对控制过程的影响而改变。 这个实验一直重复到令人满意为止。 经验方法简单可靠,但需要一定的现场操作经验,时机容易主观片面。 使用比例积分微分调节器时,整定参数多,试错次数增加,很难获得最优整定参数。 以PID调节器为例,对经验方法的设定步骤进行了详细描述:(1)让调节器参数积分系数S0=0,实际微分系数k=0,控制系统进入闭环运行,比例系数S1由小变大,扰动信号发生阶跃变化,观察控制过程,直到得到满意的控制过程 ⑵以比例系数S1为电流值乘以0.83,将积分系数S0由小变大,同时使扰动信号发生阶跃变化,直至获得满意的控制过程。 (3)积分系数S0保持不变,比例系数S1改变,并且观察控制过程是否改善。如果有所改善,调整将继续进行,直到满意为止。 否则,增加原比例系数S1,调整积分系数S0,以改善控制过程。 重复这种试错,直到找到令人满意的比例系数S1和积分系数S0。 (4)引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD,此时比例系数S1和积分系数S0可以适当增加 像前面的步骤一样,应该反复调整差分时间的设置,直到控制过程令人满意。 注:仿真系统中使用的PID调节器不同于传统的工业PID调节器。每个参数相互隔离,不相互影响。因此,用它来遵守规则是非常方便的。 根据控制对象的惯性确定PID参数 例如,对于大惯性,在大干燥室内的温度控制,一般p可以在10以上,ⅰ= 3-10,D=1左右 小惯性,如:一个带有水泵的小型电机,用于压力闭环控制,一般只有PI控制 P=1-10,I=0.1-1,D=0,需要在现场调试期间进行校正。 我提供一个增量式PID供您参考△u(k)= AE(k)-be(k-1)+ce(k-2)a = KP(1+t/Ti+Td/t)b = KP(1+2td/t)c = KPTd/TT采样周期Td微分时间Ti积分时间您可以使用上述算法构建自己的PID算法 铀(钾)=铀(钾-1)+△铀(钾)

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