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PID控制原理及手动调谐PID参数.pdf

PID控制原理及手动调谐PID参数

信控科技
2012-01-13 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《PID控制原理及手动调谐PID参数pdf》,可适用于IT/计算机领域

PID控制控制控制控制比例控制比例控制比例控制比例控制、、、、积分控制积分控制积分控制积分控制、、、、微分控制微分控制微分控制微分控制及及及及手动调谐控制器手动调谐控制器手动调谐控制器手动调谐控制器PID参数参数参数参数一一一一、、、、比例控制比例控制比例控制比例控制(P)(Proportionalcontrolaction)比例控制(P)是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。根据设备有所不同比例带一般为~%(温度控制)。但是仅仅是P控制的话会产生下面将提到的offset(稳态误差)所以一般加上积分控制(I)以消除稳态误差。比例带与比例控制(P)输出的关系如图所示。用MVp运算式的设定举例:图:比例带与输出的关系。稳态误差稳态误差稳态误差稳态误差(Offset)比例控制中经过一定时间后误差稳定在一定值时此时的误差叫做稳态误差(offset)。仅用比例控制的时候根据负载的变动及设备的固有特性不同会出现不同的稳态误差。负载特性与控制特性曲线的交点和设定值不一致是产生稳态误差的原因。比例带小时不会产生。为消除稳态误差我们设定手动复位值manualreset值(MR)以消除控制误差。wwwplcworldcn图:比例控制产生的offset。手动复位手动复位手动复位手动复位(Manualreset)式:MR:manualreset值。如前所述仅用比例控制不能消除稳态误差。为此将MR(manualreset值)设为可变则可自由整定(即调整)调节器的输出。只要手动操作输出相当于offset的量就能与目标值一致。这就叫做手动复位(manualreset)通常比例调节器上配有此功能。在实际的自动控制中每次发生offset时以手动进行reset的话这样并不实用。在后面将叙述的积分控制功能能自动消除稳态误差。图二二二二、、、、积分控制积分控制积分控制积分控制(I)(Integralcontrolaction)所谓积分控制(I)就是在出现稳态误差时自动的改变输出量使其与手动复位动作的输出量相同达到消除稳态误差的目的。当系统存在误差时进行积分控制根据积分时间的大小调节器的输出会以一定的速度变化只要误差还存在就会不断的进行输出。wwwplcworldcn图积分时间的定义积分时间的定义积分时间的定义积分时间的定义::::当积分项和比例项对于控制器的输出的贡献相同即积分作用重复了一次比例作用时所花费的时间就是积分时间。三三三三、、、、微分控制微分控制微分控制微分控制(D)(Differentialcontrolaction)微分控制(D)的功能是通过误差的变化率预报误差信号的未来变化趋势。通过提供超前控制作用微分控制能使被控过程趋于稳定。因此它经常用来抵消积分控制产生的不稳定趋势。图wwwplcworldcn微分时间的定义微分时间的定义微分时间的定义微分时间的定义:当输入量持续的以一定速率变化时微分项和比例项对于控制器的输出的贡献相同即微分作用重复了一次比例作用时所花费的时间就是微分时间。四四四四、、、、手动调谐控制器手动调谐控制器手动调谐控制器手动调谐控制器PID参数参数参数参数尽管有多种自动调谐PID参数的方法但是在许多情况下PID参数也可以依靠经验手动调谐。以下是手动调谐构成PID控制基础的PID参数的一个程序。这里介绍的方法就是非常著名的齐格勒尼柯尔斯临界增益法。程序程序程序程序在比例控制方式中从充分大值中缩小比例区以确定比例区(临界比例区PBu)和振动周期(临界周期Tu)在振动周期中响应是一个相同振幅的连续振动。(如图)根据该值通过表计算PID参数并检查控制操作。(如图)观察控制结果微调PID参数到最佳值。(如图:大比例区设定示例)图:连续振动图:使用齐格勒尼柯尔斯临界增益法设定PID后图:微调谐PID后注意注意注意注意以上给出的只是手动调谐PID参数的相对常用示例并非是所有进程的最佳方法。尤其是在进行pH控制、反应罐控制以及其他高度非线性进程的PID参数手动调谐时由于改变PID参数时控制输出可能会大幅波动控制目标(温度、电流、压力等)可能剧烈改变所以必须特别注意。wwwplcworldcnwwwplcworldcn

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