业界整定口诀:
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。
曲线漂浮绕大弯, 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, 前高后低四比一。
一看二调多分析, 调节质量不会低。
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。
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。
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D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
先把微分作用取消掉,只保留PI,先调比例,再调积分,最后加上微分再调.
如果振荡过快,加大P.
如果振荡后过很久才稳定,减小P.减少积分时间.
如果振荡的周期太长,加大积分时间.
如果对调节对象变化反应过慢,增大D.
最后把波形调到只有一两个振荡就平稳了,就是最好的效果.
你很幸运!我正在做老师留的作业,就是这个题。
PID调试一般原则 : a.在输出不振荡时,增大比例增益P。 b.在输出不振荡时,减小积分时间常数Ti。
c.在输出不振荡时,增大微分时间常数Td。 调整方法: 工程整定法 经验法 凑试法 整定的步骤主要是先比例、再积分最后微分。
对于数字式PID调节应首先确定采样周期。从理论上讲,采样频率越高,失真越小。
但是,对于控制器,由于是依靠偏差信号来进行调节计算的,当采样周期T太小,偏差信号也会过小,此时计算机将失去调节作用;若采样周期T太长,则将引起误差。因此采样周期T必须综合考虑。
然后确定Kp,Ti,Td常用的有扩充临界比例度法和扩充响应曲线法。
常规PID控制理论 PID控制经过半个多世纪的发展,已经成为工业过程控制中生命力最顽强、应用最广泛的基本控制策略。
由于规律简单、鲁棒性好、运行可靠、易于实现等特点,在微处理技术迅速发展的今天,仍是目前工业生产过程控制系统中应用最广泛的一类控制器[20]。PID调节器实际是一个放大系数可自动调节的放大器,动态时,放大系数较低,可以防止系统出现超调与振荡;静态时,放大系数较高,可以蒱捉到小误差信号,提高控制精度。
PID控制器是把比例、积分和微分作用结合起来,以利用其各自的优点,通过线性组合作为控制器的输出量,作用于被控对象 PID控制器内各环节作用如下所述: (1)比例环节实时地按照一定比例反映系统的偏差量 ,即一旦偏差出现,控制器立即产生控制作用,以减小偏差。比例系数KP越大,系统的调整时间就越短,稳态误差也越小,但KP过大,会造成超调量过大,引起系统不稳定。
(2)积分环节消除系统的稳态误差,提高系统的无差度。积分系数KI越大,积分作用越强,稳态误差越小,调整时间越短,但KI大,会造成稳定性变差。
(3)微分环节能及时地反映偏差量的变化趋势和变化率,有效改善系统的动态性能。通常,微分系数KD大,系统超调量减小,但KD大,也会造成系统稳定性下降。
5.1.2 模糊控制理论 模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control),是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法。它的诞生是以美国的L.A.Zadeh1965年提出的模糊集合论为标记的;1973年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。
1974年,英国的E.H.Mamdani首先利用模糊数学理论进行蒸汽机和锅炉控制方面的研究,并且获得成功,从此模糊控制的研究和应用一直十分活跃。 与传统控制器依赖于系统行为参数的控制器设计方法不同的是模糊控制器的设计是依赖于操作者的经验,因此模糊控制器实现了人的某些智能,是智能控制的一个重要分支,对于非线性控制应用广泛。
模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制经验,而这些经验多是用语言表达的具有相当模糊性的控制规则。 模糊控制主要具有以下几个显著的特点: (1) 模糊控制是一种基于规则的控制; (2) 适应性强; (3) 系统的鲁棒性较强,对参数变化不灵敏; (4) 系统的规则和参数整定方便; (5) 结构简单[21][22]。
模糊控制器主要包含三个功能环节:用于输入信号处理的模糊量化和模糊化环节,模糊控制算法功能单元,以及用于输出解模糊化的模糊判决环节。 模糊控制具有良好控制效果的关键是要有一个完善的控制规则。
但由于模糊规则是人们对过程或对象模糊信息的归纳,对高阶、非线性、大时滞、时变参数以及随机干扰严重的复杂控制过程,人们的认识往往比较贫乏或难以总结完整的经验,这就使得单纯的模糊控制在某些情况下很粗糙,难以适应不同的运行状态,影响了控制效果。
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