PID整定方法
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15
、控制系统的整定方法
《过控》
P46
投运前的准备工作：
（
1
）
熟悉被控对象和整个控制系统，检查所有仪表及连接管线，以保证投运时能及
时、正确的操作，故障能及时查找。
（
2
）
现场检验所有的仪表，保持仪表能正常使用。
（
3
）
根据经验或估算，设置
Kc
、
TI
、
To
，或为纯比例，
比例度设置在较大位置。
（
4
）
确认阀的开、闭形式。
（
5
）
确认控制器的正、反作用。
（
6
）
根据上述选择，假设被控变量受一干扰，看控制系统能否克服干扰的影响。
< br>
系统整定的目的：
对于一个已经设计好的并安装就绪的
控制系统，
通过对控制器参数的
整定，使得系统过渡过程达到最
为满意的质量指标要求。
一个控制系统的控制质量取决于对象
特性、
控制方案、
干扰的形式和大小以及控制器参
数的整定等各种因素。
一旦设计方案确定，
对象特性
与干扰位置等基本上都已固定，
此时控
制系统的控制质量就主要
取决于控制器参数的整定了。
必须说明一点，
就是对于不同的系统，
整定的目的和要求可能是不一样的
（定值控制系
统和均匀控制系统的例子）
。
< br>
控制器整定的方法很多，
归结起来可能分为两大类：<
/p>
一类是理论计算的方法；
另一类是
工程整
定的方法。
理论整定方法，
必须要求已知各个环节的传递函数，
对于一般的实际问题，
难于满足。另外，理论计算也比较烦琐，
工程上一般不采用。工程整定方法，直接在闭合的
控制回路中对控制器参数进行整定。经
验方法，简单、方便，易于掌握，工程实际中广泛采
用。
理论计算的方法比较复杂，
经常用的是工程整定的方法它主要包括一
下三种方法：
临界
比例度法；衰减曲线法；反应曲线法
临界比例度法：
（
1
）在
系统闭环
的情况下，将控制器的积分时间
T
I
放到最大，微分时间
T
D
放到最小，<
/p>
比例放大倍数
K
C
设为
1
。
（
2
）然后使
K
C
由小往大逐步改变，并且每改变一次
K
C
值时，通过
改变给定值
给系统<
/p>
施加一个阶跃干扰，
同时观察被控变量
y
的变化情况。
若
y
的过渡过程呈衰减振荡，
则继续
增大
K
C
值，若
y
的过渡过程呈发散振荡，则应减小
K
C
值，直到调至某一
K
C
值，过渡过程
出现不衰减的等幅振荡为止，
如图所示：
这时过渡过程称之为临界振荡过程。
出现临界振荡
过程的放大
倍数
K
C
成为临界放大倍数，临界振荡
的周期
T
k
则称临界周期。
（
3
）有了
K
C
和
T
k
这两个试验数据，按下表给出的经验公式，就可以
计算出当采用不
同类型的控制器而使过度过程呈
4
：
1
衰减振荡状态的控制器参数值。
表
临界比例度整定控制器参数经验公式
控制器类型
P(K
C
)
P
PI
PID
0.5K
C
0.45K
C
0.6K
C
控制器参数
I(T
I
)/min
—
0.83T
k
0.5T
k
D(T
D
)/min
—
—
0.12T
k
按上表算出控制器参数后，先将
K
C
放在一个比计算值稍小一些（一般小
20%
）的数值
上，再依次放上积分时间和微分时间（如果存在积分和微分时间）
，最后再
将
K
C
放回到计
算数值上即可。如果这时加干扰，过渡过程与
4
：
1
衰减还有一定差距，
（
4
）可适当对计算出来的值做一点调整，直到过渡过程满意
为止。
优点：使用起来比较简便
<
/p>
缺点：
如果工艺方面不允许被控变量做长时间的等幅振荡，
这种方法就不能应用；
这种
方法只适用于
二阶以上的高阶对象
，或一阶加纯滞后的对象，否则，在纯比例控制
情况吓，
系统将不会出现等幅振荡，因此就不能用这种方法了
什么是二阶
以
上
的
对
象？
衰减曲线法：
（
1
）衰减曲线法是在
系统闭环情况
下，将控制器积分时间
T
I
放在最大，
微分时间
T
D
放到最小，比例放大倍数
K
C
设为
1<
/p>
，
（
2
）然后使
K
C
由小往
大逐步改变，并且每改变一次
K
C
值时
，通过
改变给定值
给系统
施加一个阶跃
干扰，
同时观察过渡过程变化情况。
如果衰减比小大于
4
：
1
，
K
C
值继续增加，
如果衰减
比小于
4
：
1
，
K
C
值继续减小，知道过程呈现
4
：
1
衰减如图为
止（
插入图《过控》
P49
图
1.38
）
4
1
T
s
（
3
）通过上述试验可以找到
4
：
1
衰减振荡时的放大倍数为<
/p>
K
s
以及振荡周期
T
s
。根据
下表给出的经验公式，可
以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现
4
：
1
振荡的控制器参
数值。
表
4
：
1
衰减曲线法整定控制器参数经验公式
控制器类型
P(K
C
)
P
PI
PID
K
s
0.83 K
s
1.25 K
s
控制器参数
I(T
I
)/min
—
0.5T
s
0.3T
s
D(T
D
)/min
—
—
0.1T
s
（
4
）按经验公式算出控制参数后按照先比例、后积分、最后微
分的程序，一次将控制
器参数放好。不过在放积分、微分之前应将
K
C
放在一个比计算值稍小一些（一般小
20%
）
的数值上，
待积分、
微分放好后再将
K
C
放到计算值上。
放好控制器参数之后再加一次干扰，
验证一下
过渡过程是否呈
4
：
1
衰减振荡。
（
5
）如果不符合要求可适当调整一下
KC
值，直到满意为止