PID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。

调节器

调节器是人的大脑,是一个调节系统的核心。任何一个控制系统,只要具备了带有PID的大脑或者说是控制方法,那它就是自动调节系统。
基本的调节器具有两个输入量:被测量和设定值。
被调量就是反应被调对象的实际波动的量值。
设定值是人们期望被调量需要达到的值。
基本的调节器至少有一个模拟量输出。大脑根据情况运算之后要发布命令了,它发布一个精确的命令让执行机构去按照它的要求动作。

以上三个量,可精简为两个:输入偏差和输出指令。

PID

P:比例,输入偏差乘以一个系数;
I:积分,对输入偏差进行积分运算;
D:微分,对输入偏差进行微分运算。

即:先把系统调为纯比例作用,然后增强比例作用让系统震荡,记录下比例作用和振荡周期,然后将这个比例作用乘以0.6,积分用作适当延长。

$K_p=0.6K_m$
$K_d=\frac{K_pπ}{4\omega}$
$K_i=\frac{K_p\omega}{\pi}$

其中:

  • $K_p$为比例控制参数
  • $K_d$为积分控制参数
  • $K_i$为微分控制参数
  • $K_m$为系统开始振荡时的比例值
  • $\omega$为极坐标下振荡时的频率

整定参数

观察哪些曲线

  • 设定值。作为比较判断依据;
  • 被测量波动曲线。
  • PID输出
    如果是串级调节系统,我们还要收集
  • 副调的被测量曲线
  • PID输出曲线

整定参数

整定参数的方法有理论计算法和实验试凑法(->趋势读定法)。

趋势读定法三要素:设定值、被测量、输出。

几个基本概念

  • 单回路:只有一个PID
  • 串级:多个PID串接
  • 主调:串级系统中,要调节被调量的PID
  • 副调:串级系统中,输出直接去只为执行器动作的那个PID叫做副调。主调的输出进入副调作为副调的设定值。

    一般来说,主调为了调节被调量,副调为了消除干扰。

  • 正作用
  • 副作用
  • 动态偏差
  • 静态偏差:调节趋于稳定之后,被调量和设定值之前还存在的偏差叫做静态偏差。
  • 回调:调节器调节作用显现,使得被调量开始由上升变为下降,或者由下降变为上升。
  • 阶跃

P纯比例作用趋势图的特征分析

P就是比例作用,把调节器的输入偏差乘以一个系数,作为调节器的输出。
输出波动=被调量波动*比例增益
=>对于一个单回路调节系统,单纯的比例作用下,输出的波形与被调量的波形完全相似

  • 对于正作用的调节系统,顶点、谷底均发生在同一时刻。
  • 对于负作用的调节系统,被调量的顶点就是输出的谷底,谷底就是输出的顶点。
  • 对于正作用的调节系统,被调量的曲线上升,输出曲线就上升;被调量曲线下降,输出曲线就下降。两者趋势完全一样。
  • 对于负作用的调节系统,被调量曲线和输出曲线相对。波动周期完全一致。
  • 只要被调量变化,输出就变化;被调量不变化,不管静态偏差有多大,输出也不会变化。

 

I纯积分作用趋势图的特征分析

I是积分作用。如果调机器的输入偏差不等于零,就让调节器的偏差按照一定的速度一直朝一个方向累加下去。
相当于一个斜率发生器。启动这个发生器的前提是调节器的输入偏差不等于0,斜率的大小与两个参数有关:输入偏差的大小积分时间。

  • 输出的升降与被调量的升降无关,与输入偏差的正负有关。
  • 输出的升降与被调量的大小无关。
  • 输出的斜率与被调量的大小有关。 
  • 被调量不管怎么变化,输出始终不会出现节跃扰动。
  • 被调量达到顶点的时候,输出的变化趋势不变,速率开始减缓。
  • 输出曲线达到顶点的时候,必然是输入偏差等于零的时候。

D纯微分作用趋势图的特征分析

D就是微分作用。被调量不懂,输出不动;被调量移动,输出马上跳。

  • 对于正作用的调节系统,顶点、谷底均发生在同一时刻。
  • 对于负作用的调节系统,被调量的顶点就是输出的谷底,谷底就是输出的顶点。
  • 对于正作用的调节系统,被调量的曲线上升,输出曲线就上升;被调量曲线下降,输出曲线就下降。两者趋势完全一样。
  • 对于负作用的调节系统,被调量曲线和输出曲线相对。波动周期完全一致。
  • 只要被调量变化,输出就变化;被调量不变化,不管静态偏差有多大,输出也不会变化。

 

比例积分作用的特征曲线分析

比例积分作用,就是在被调量波动的时候,纯比例和纯积分作用的叠加,简单的叠加。

整定参数的几个原则

  1. 把串级调节系统孤立成两个单回路。把主、副调隔离开来,先整定一个回路,再全面考虑;
  2. 至于先整定内回路还是先整定外回路,因系统而异。一般来说,对于调节周期长的系统可以先整定内回路。我们还可以手动调整系统稳定后,投入自动,先整定内回路;
  3. 把相互耦合的系统解耦为几个独立的系统,在稳态下,进行参数判断。让各个系统
    之间互不干扰,然后再考虑耦合;
  4. 把P、I、D隔离开来。先去掉积分、微分作用,让系统变为纯比例调节方式。然后
    再考虑积分,然后再考虑微分。