PID整定方法与口诀

绝世美人儿
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2021年02月13日 23:06
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-

2021年2月13日发(作者:天黑之后)


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


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


,


< p>
PID


调节器的积分时间放到最大


,


微分时间放到零


(



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


、连续重复


2



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


、从振荡波形图来看


,


来回振荡

< p>
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


,


就比较好观察



,


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



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



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,



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>



4:1


衰减比例度

)


并从曲线上得出衰减周期


Ts(



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


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

< p>
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


Td


,单位:


min



P



PI



PID



δss



1.2×δss



0.8×δss



---




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

< p>
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,



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,


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

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