PID参数的设定调节如下:
1、PID就是通过系统误差利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。不同厂家的公式稍有不同,但是基本上都离不开三个参数:比例、积分时间、微分时间。
2、采样周期。在进行PID调节之前要先设定好PID的采样周期,采样周期设定主要根据被控对象的特性决定。
被控对象变化快的(如:流量),可将采样周期设定在100ms左右,采样周期变化慢的(如:液位)可将采样周期设定在1000ms,对于特别缓慢的(如:温度)可设置成5-10S。简单的理解是多长时间比较一次采样值与设定值。
当然需要注意的是,采样周期必须大于程序的执行周期(PLC的运行周期)。
3、比例。比例作用是依据偏差的大小来动作.比例有时又被称为增益用Gain表示,当控制量与被控量成正比例关系时(例如:阀位与流量)增益为正数;
当控制量与被控量成反比例关系时(例如:液位与频率)增益为负数。比较简单的理解是如果设定值与反馈值有偏差时一次调整多少。
当然比例参数设定是还要考虑被控值的性质,对于变频器来说,单次变化可以为0.01但是对于阀门来说最小变化为0.2比较好。因为阀门的精度较低。
4、积分。积分作用是依据偏差是否存在来动作的,在系统中起着消除余差的作用。
在调节时可以先设定一个较大的积分时间常数Ti的初值,然后逐渐减小Ti,直至系统出现振荡之后在反过来,逐渐加大Ti,直至系统振荡消失。
记录此时的Ti,设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间可以简单的理解成调整的频率(只是为了方便理解)。
5、微分。微分的作用是依据偏差变化速度来动作的,在系统中起着超前调节的作用。很多情况下微分是不需要调节的。若要设定,与确定P和Ti的方法相同,取不振荡时的30%。微分可以简单理解为超前控制。
6、死区。死区在PID调节是一个非常重要的量,可以人为地增加控制回路的稳定性,设置好死区甚至可以减少大量的调整过程。
通俗的理解死区就是你所能接受的最大偏差。死区的大小一般要大于反馈值的波动范围。死区的设置应该在其它参数的设置基础上进行,否则会导致系统失去控制。 PID参数的设定调节技巧基本上就是这样了。
PID参数整定方法就是确定调节器的比例带PB、积分时间Ti和和微分时间Td。一般可以通过理论计算来确定,但误差太大。目前,应用最多的还是工程整定法:如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。各种方法的大体过程如下:
(1)经验法又叫现场凑试法,即先确定一个调节器的参数值PB和Ti,通过改变给定值对控制系统施加一个扰动,现场观察判断控制曲线形状。若曲线不够理想,可改变PB或Ti,再画控制过程曲线,经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止,这时的PB和Ti就是最佳值。如果调节器是PID三作用式,那么要在整定好的PB和Ti的基础上加进微分作用。由于微分作用有抵制偏差变化的能力,所以确定一个Td值后,可把整定好的PB和Ti值减小一点再进行现场凑试,直到PB、Ti和Td取得最佳值为止。显然用经验法整定的参数是准确的。但花时间较多。为缩短整定时间,应注意以下几点:①根据控制对象特性确定好初始的参数值PB、Ti和Td。可参照在实际运行中的同类控制系统的参数值,或参照表3-4-1所给的参数值,使确定的初始参数尽量接近整定的理想值。这样可大大减少现场凑试的次数。②在凑试过程中,若发现被控量变化缓慢,不能尽快达到稳定值,这是由于PB过大或Ti过长引起的,但两者是有区别的:PB过大,曲线漂浮较大,变化不规则,Ti过长,曲线带有振荡分量,接近给定值很缓慢。这样可根据曲线形状来改变PB或Ti。③PB过小,Ti过短,Td太长都会导致振荡衰减得慢,甚至不衰减,其区别是PB过小,振荡周期较短;Ti过短,振荡周期较长;Td太长,振荡周期最短。④如果在整定过程中出现等幅振荡,并且通过改变调节器参数而不能消除这一现象时,可能是阀门定位器调校不准,调节阀传动部分有间隙(或调节阀尺寸过大)或控制对象受到等幅波动的干扰等,都会使被控量出现等幅振荡。这时就不能只注意调节器参数的整定,而是要检查与调校其它仪表和环节。
(2)衰减曲线法是以4:1衰减作为整定要求的,先切除调节器的积分和微分作用 ,用凑试法整定纯比例控制作用的比例带PB(比同时凑试二个或三个参数要简单得多),使之符合4:1衰减比例的要求,记下此时的比例带PBs和振荡周期Ts。如果加进积分和微分作用,可按表3-4-2给出经验公式进行计算。若按这种方式整定的参数作适当的调整。对有些控制对象,控制过程进行较快,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,可近似认为是4:1的衰减过程,其波动一次时间为Ts。
(3)临界比例带法,用临界比例带法整定调节器参数时,先要切除积分和微分作用,让控制系统以较大的比例带,在纯比例控制作用下运行,然后逐渐减小PB,每减小一次都要认真观察过程曲线,直到达到等幅振荡时,记下此时的比例带PBk(称为临界比例带)和波动周期Tk,然后按表3-4-3给出的经验公式求出调节器的参数值。按该表算出参数值后,要把比例带放在比计算值稍大一点的值上,把Ti和Td放在计算值上,进行现场观察,如果比例带可以减小,再将PB放在计算值上。这种方法简单,应用比较广泛。但对PBk很小的控制系统不适用。
(4)反应曲线法,前三种整定调节器参数的方法,都是在预先不知道控制对象特性的情况下进行的。如果知道控制对象的特性参数,即时间常数T、时间迟延ξ和放大系数K,则可按经验公式计算出调节器的参数。利用这种方法整定的结果可达到衰减率φ=0.75的要求。
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行
PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
PID参数的设定:是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小。
比例I/微分D=2,具体值可根据仪表定,再调整比例带P,P过头,到达稳定的时间长,P太短,会震荡,永远也打不到设定要求。
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。
常用口诀:
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
曲线漂浮绕大湾,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4比1
一看二调多分析,调节质量不会低
可以用MATLAB仿仿,感受一下参数对典型对象动态特性影响
请参考“先进PID控制及其MATLAB仿真”,刘金琨编,电子工业出版社2003年1月版
控制电动阀的开度来达到控制温度是可以的,我个人认为用比例电磁阀替代电动阀完全可以实现PID的控制。因为比例电磁阀有标准的模拟量输入信号和反馈信号而且具有PID调节功能。经过多年的工作经验,我个人认为PID参数的设置的大小,一方面是要根据控制对象的具体情况而定;另一方面是经验。P是解决幅值震荡,P大了会出现幅值震荡的幅度大,但震荡频率小,系统达到稳定时间长;I是解决动作响应的速度快慢的,I大了响应速度慢,反之则快;D是消除静态误差的,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间;I在180-240s之间;D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间;I在30-90s之间;D在30以下。
PID参数整定方法就是确定调节器的比例带PB、积分时间Ti和和微分时间Td。一般可以通过理论计算来确定,但误差太大。目前,应用最多的还是工程整定法:如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。各种方法的大体过程如下:
(1)经验法又叫现场凑试法,即先确定一个调节器的参数值PB和Ti,通过改变给定值对控制系统施加一个扰动,现场观察判断控制曲线形状。若曲线不够理想,可改变PB或Ti,再画控制过程曲线,经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止,这时的PB和Ti就是最佳值。如果调节器是PID三作用式,那么要在整定好的PB和Ti的基础上加进微分作用。由于微分作用有抵制偏差变化的能力,所以确定一个Td值后,可把整定好的PB和Ti值减小一点再进行现场凑试,直到PB、Ti和Td取得最佳值为止。显然用经验法整定的参数是准确的。但花时间较多。为缩短整定时间,应注意以下几点:①根据控制对象特性确定好初始的参数值PB、Ti和Td。可参照在实际运行中的同类控制系统的参数值,或参照表3-4-1所给的参数值,使确定的初始参数尽量接近整定的理想值。这样可大大减少现场凑试的次数。②在凑试过程中,若发现被控量变化缓慢,不能尽快达到稳定值,这是由于PB过大或Ti过长引起的,但两者是有区别的:PB过大,曲线漂浮较大,变化不规则,Ti过长,曲线带有振荡分量,接近给定值很缓慢。这样可根据曲线形状来改变PB或Ti。③PB过小,Ti过短,Td太长都会导致振荡衰减得慢,甚至不衰减,其区别是PB过小,振荡周期较短;Ti过短,振荡周期较长;Td太长,振荡周期最短。④如果在整定过程中出现等幅振荡,并且通过改变调节器参数而不能消除这一现象时,可能是阀门定位器调校不准,调节阀传动部分有间隙(或调节阀尺寸过大)或控制对象受到等幅波动的干扰等,都会使被控量出现等幅振荡。这时就不能只注意调节器参数的整定,而是要检查与调校其它仪表和环节。
(2)衰减曲线法是以4:1衰减作为整定要求的,先切除调节器的积分和微分作用
,用凑试法整定纯比例控制作用的比例带PB(比同时凑试二个或三个参数要简单得多),使之符合4:1衰减比例的要求,记下此时的比例带PBs和振荡周期Ts。如果加进积分和微分作用,可按表3-4-2给出经验公式进行计算。若按这种方式整定的参数作适当的调整。对有些控制对象,控制过程进行较快,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,可近似认为是4:1的衰减过程,其波动一次时间为Ts。
(3)临界比例带法,用临界比例带法整定调节器参数时,先要切除积分和微分作用,让控制系统以较大的比例带,在纯比例控制作用下运行,然后逐渐减小PB,每减小一次都要认真观察过程曲线,直到达到等幅振荡时,记下此时的比例带PBk(称为临界比例带)和波动周期Tk,然后按表3-4-3给出的经验公式求出调节器的参数值。按该表算出参数值后,要把比例带放在比计算值稍大一点的值上,把Ti和Td放在计算值上,进行现场观察,如果比例带可以减小,再将PB放在计算值上。这种方法简单,应用比较广泛。但对PBk很小的控制系统不适用。
(4)反应曲线法,前三种整定调节器参数的方法,都是在预先不知道控制对象特性的情况下进行的。如果知道控制对象的特性参数,即时间常数T、时间迟延ξ和放大系数K,则可按经验公式计算出调节器的参数。利用这种方法整定的结果可达到衰减率φ=0.75的要求。
控制电动阀的开度来达到控制温度是可以的,我个人认为用比例电磁阀替代电动阀完全可以实现PID的控制。因为比例电磁阀有标准的模拟量输入信号和反馈信号而且具有PID调节功能。经过多年的工作经验,我个人认为PID参数的设置的大小,一方面是要根据控制对象的具体情况而定;另一方面是经验。P是解决幅值震荡,P大了会出现幅值震荡的幅度大,但震荡频率小,系统达到稳定时间长;I是解决动作响应的速度快慢的,I大了响应速度慢,反之则快;D是消除静态误差的,一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间;I在180-240s之间;D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间;I在30-90s之间;D在30以下。