PID整定方法与口诀
-
3
.
PID
参数整定<
/p>
(1)
采样周期
T
符合工程准则。
(2)
K
p
/
K
i
/
K
d
调试:试凑法
(
先比例,后积分,再微分
)
;扩
充临界比例度法;扩
充响应曲线法
临界比例度法
一个调节系统,
在阶跃干扰作用下,
出现既不发散也不衰减的等幅震荡过程,
此过程成为等幅振荡过程,如下图所示。此时
PID
调节器的比例度为临界比例
度δ
k
,被调参数的工作周期为为临界周期
Tk
。
临界比例度法整定
PID
p>
参数步骤
临界比例度法整定
PID
参数具体操作如下:
1
、被控系统稳定后
,
把
PID
调节器的积分时间放到最大
,
微分时间放到零
(
相
当于切
除了积分和微分作用
,
只使用比例作用
)
。
2
、<
/p>
通过外界干扰或使
PID
调节器设定值作
一阶跃变化
,
观察由此而引起的测
量值
振荡。
3
、从大到小逐步把
PID
调节器的比例度减小,看测量值振荡的变化是发散
的还是衰减的,
如是衰减的则应把比例度继续减小;
如
是发散的则应把比例度放
大。
4
p>
、连续重复
2
和
3
步骤
,
直至测量值按恒定幅度和周期发
生振荡
,
即持续
4
-
5
次等幅振荡为止。此时的比例度示值就是临界比例度δ
k
。
5
p>
、从振荡波形图来看
,
来回振荡
1
次的时间就是临界周期
Tk,
< br>即从振荡波的
第一个波的顶点到第二个波的顶点的时间。如果有条件用记录仪
p>
,
就比较好观察
了
,
即可看振荡波幅值
,
还可看测量值输
出曲线的峰
-
峰距离
,
把该测量值除以记录
纸的走纸速度
,
< br>就可计算出临界周期
Tk;
如果是
DCS
控制或使用无纸记录仪,在
趋势记录曲线中可直接得出
Tk
。
临界
比例度法
PID
参数整定经验公式
调节规律
调节器参数
比例度
< br>δ
,单位:%
P
PI
PD
PID
2×δk
2.2×δk
1.8×δk
1.7×δk
积分时间
Ti
,
单位:
min
微分时间
Td
,<
/p>
单位:
min
---
0.85×
Tk
---
0.5×
Tk
---
---
0.1×
Tk
0.125×
Tk
< br>6
、将计算所得的调节器参数输入调节器后再次运行调节系统,观察过程变
化情况。
多数情况下系统均能稳定运行状态,
如果还未达到理想控制状态,
进需
要对参数微调即可。
衰减曲线法
衰减曲
线法整定调节器参数通常会按照
4:1
和
10:1
两种衰减方式进行,
两种
方
法操作步骤相同,但分别适用于不同工况的调节器参数整定。
4:1
衰减曲线法整定调节器参数
<
/p>
纯比例度作用下的自动调节系统,在比例度逐渐减小时,出现
4:
1
衰减振荡
过程,此时比例度为
4
p>
:
1
衰减比例度
δ
s
,两个相邻同向波峰之间的距离为
4:1
衰减操作周期
TS
,如下图所示
4:1
衰减曲线法整定
PID
参数步骤
4:1<
/p>
衰减曲线法整定
PID
参数具体操作如下
:
1
、
在闭
合的控制系统中,
将
PID
调节器变为
纯比例作用
,
比例度放在较大的
数值上
。
2
、系统达到稳定后,通过外界干
扰或使
PID
调节器设定值作一阶跃变化,
观察记录曲线的衰减比。
3
、<
/p>
从大到小改变比例度,
直至出现
4:1<
/p>
衰减比为止,
记下此时的比例度
δs(<
/p>
叫
4:1
衰减比例度
)
并从曲线上得出衰减周期
Ts(
在
4
∶
1
曲线
中为峰
-
峰时间
)
。对有
些控制对象,
控制过程进行较快,
< br>难以从记录曲线上找出衰减比。
这时只要被控
量波动
p>
2
次就能达到稳定状态
,
< br>可近似认为是
4:1
的衰减过程,
其波动
1
次时间为
Ts
。
4
、得到了衰减比例度
Ps
和衰减周期
Ts
< br>后,就可根据表中的经验公式求出
PID
调节器的
PID
参数。
4:
1
衰减曲线法
PID
参数整定经验公式
调节器参数
调节规律
P
PI
PID
比例度
δ
,单位:%
< br>
δs
1
.2×δs
0.8×δs
积分时间
Ti
,
单位:
min
---
0.5×
Ts
0.3×
Ts
微分时间
Td
,单位:
min
---
---
0.1×
Ts
5
、将比例度放在比计算值略大的数值上,逐步引入积分和微分作用。
6
、将比例度降至计算值上,观察运行,适当调整。
10:1
衰减曲线法整定调节器参数
在部分调节系统中,由于采用
4:1
衰
减比仍嫌振荡比较厉害,则可采用
10:1
的衰减过程,
如下图所示。
这种情况下由于衰减太快,
要测
量操作周期比较困难,
但可测取从施加干扰开始至第一个波峰飞升时间
< br>Tr
。
10:1
衰减曲线法整定调节参数步骤和
4:1
衰减曲线法完全一致,
仅采用的整
定参数和经验公
式不同。
10:1
衰减曲线法
PID
参数整定经验公式
调节器参数
调节规律
比例度
δ
,
单位:
%
积分时间
Ti
,
单位:
min
微分时间
p>
Td
,单位:
min
P
PI
PID
δss
1.2×δss
0.8×δss
---
2×
Tr
1.2×
Tr
---
---
0.4×
Tr
衰减曲线法比较简便
,
适用于一般情况下的各种参数的控制系
统。但对于干
扰频繁,记录曲线不规则
,
不断有小摆动时,由于不易得到正确的衰减比例度δ
s
和衰减
周期
Ts
,使得这种方法难于应用。
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%
,
I=180~600s
,
D=30
< br>-
180s
;
压力
P
:
<
/p>
P=30~70%
,
I=24~180s
;
液位
L
:
P=20~80%
;
流量
L
:
<
/p>
P=40~100%
,
I=6~60s<
/p>
。
(3)
试凑法口诀
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。
控制系统在设计、
整定和运行中,
衡量
系统质量的依据就是系统的过渡过程。
例如,当系统的输入为
阶跃变化时,系统的过渡过程表现有
:
发散振荡、等
幅振荡、衰减振荡、单调过程等形式。
在多数情
况下,
系统调试都可以分析控制器参数对控制系统衰减振荡过渡过
程的影响关系,并把它作为调试控制系统性能的方法与手段。
经验法的实质就是看控制系统过渡过程曲线,调控制器参数。
口诀是仪表工实际工作的总结。由于历史的原因,工程上
PID
控制器参数
的大多是气动调节仪表针型阀的开度旋钮或电动仪表
的电位器。
为便于观察阀门
的开度,阀门或电位器的旋钮手柄上
有个等分刻度盘。这就是口诀中说的
:
“比
例度盘”
。
< br>一、
“参数整定寻最佳,从大到小顺次查。
”解释
“参数整定寻最佳”
中的最佳参数问题,<
/p>
很多仪表师傅都有这样的体会,
在
现场的
调节器工程参数整定,如果只按
4:1
衰减比进行整定,那么可
以有很多对
的比例度和积分时间同样能满足
4:1
的衰减比,
但是这些对的数值并不是任意的
组合,<
/p>
而是成对的,
一定的比例度必须与一定的积分时间组成一对,
p>
才能满足衰
减比的条件,改变其中之一,另一个也要随之改变。因为
是成对出现的,所以才