PID的詳細調(diào)試說明資料

PID的具體調(diào)試說明資料PID的具體調(diào)試說明資料， 1.PID調(diào)試步驟 沒有一種限制算法比PID調(diào)整規(guī)律更有效、更便利的了?，F(xiàn)在一些時髦點的調(diào)整器基本源自PIDo甚至可以這樣說：PID調(diào)整器是其它限制調(diào)整算法的嗎。為什么PID應(yīng)用如此廣泛、又許久不衰？ 因為PID解決了自動限制理論所要解決的最基本問題，既系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和精確性。調(diào)整PID的參數(shù)，可實現(xiàn)在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，兼顧系統(tǒng)的帶載實力和抗擾實力，同時，在PID調(diào)整器中引入積分項，系統(tǒng)增加了一個零積點，使之成為一階或一階以上的系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。由于自動限制系統(tǒng)被控對象的千差萬別，PID的參數(shù)也必需隨之改變，以滿意系統(tǒng)的性能要求。這就給運用者帶來相當(dāng)?shù)穆闊?，特殊是對初學(xué)者。下面簡潔介紹一下調(diào)試PID參數(shù)的一般步驟：負反饋 自動限制理論也被稱為負反饋限制理論。首先檢查系統(tǒng)接線，確定系統(tǒng)的反饋為負反饋。例如電機調(diào)速系統(tǒng)，輸入信號為正，要求電機正轉(zhuǎn)時，反饋信號也為正（PID算法時，誤差二輸入-反饋），同時電機轉(zhuǎn)速越高，反饋信號越大。其余系統(tǒng)同此方法。PID調(diào)試一般原則a.在輸出不振蕩時，增大比例增益Pob.在輸出不振蕩時，減小積分時間常數(shù)Tioc.在輸出不振蕩時，增大微分時間常數(shù)Tdo一般步驟 a.確定比例增益P確定比例增益P時，首先去掉PID的積分項和微分項，一般是令Ti二0、Td二0（具體見PID的參數(shù)設(shè)定說明）,使PID為純比例調(diào)整。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的最大值的60%?70%,由0漸漸加大比例增益P,直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過來，從今時的比例增益P漸漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消逝，記錄此時的比例增益P,設(shè)定PID的比例增益P為當(dāng)前值的60%?70%。比例增益P調(diào)試完成。b.確定積分時間常數(shù)Ti 比例增益P確定后，設(shè)定一個較大的積分時間常數(shù)Ti的初值，然后漸漸減小Ti,直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過來，漸漸加大Ti,直至系統(tǒng)振蕩消逝。記錄此時的Ti,設(shè)定PID的積分時間常數(shù)Ti為當(dāng)前值的150%?180%。積分時間常數(shù)Ti調(diào)試完成。c.確定積分時間常數(shù)Td 積分時間常數(shù)Td一般不用設(shè)定，為0即可。若要設(shè)定，與確定P和Ti的方法相同，取不振蕩時的30%od.系統(tǒng)空載、帶載聯(lián)調(diào)，再對PID參數(shù)進行微調(diào)，直至滿意要求。PID限制簡介 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標記。同時，限制理論的發(fā)展也經(jīng)驗了古典限制理論、現(xiàn)代限制理論和智能限制理論三個階段。智能限制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動限制系統(tǒng)可分為開環(huán)限制系統(tǒng)和閉環(huán)限制系統(tǒng)。一個限制系統(tǒng)包括限制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接口。限制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；限制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到限制器。不同的限制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力限制系統(tǒng)要采納壓力傳感器。電加熱限制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID限制及其限制器或智能PID限制器(儀表)已經(jīng)許多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID限制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)整器(intelligentregulator),其中PID限制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。有利用PID限制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位限制器，能實現(xiàn)PID限制功能的可編程限制器(PLC),還有可實現(xiàn)PID限制的PC系統(tǒng)等等。可編程限制器(PLC)是利用其閉環(huán)限制模塊來實現(xiàn)PID限制，而可編程限制器(PLC)可以干脆與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現(xiàn)PID限制功能的限制器，如Rockwell的Logix產(chǎn)品系列，它可以干脆與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)其遠程限制功能。1、開環(huán)限制系統(tǒng)開環(huán)限制系統(tǒng)(openToopcontrolsystem)是指被控對象的輸出(被限制量)對限制器(controller)的輸出沒有影響。在這種限制系統(tǒng)中，不依靠將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。2、閉環(huán)限制系統(tǒng)閉環(huán)限制系統(tǒng)(closed-loopcontrolsystem)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被限制量)會反送回來影響限制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)限制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋(NegativeFeedback),若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)限制系統(tǒng)均采納負反饋，又稱負反饋限制系統(tǒng)。閉環(huán)限制系統(tǒng)的例子許多。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)限制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最終作出各種正確的動作。假如沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)限制系統(tǒng)。另例，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)限制系統(tǒng)。3、階躍響應(yīng) 階躍響應(yīng)是指將一個階躍輸入(stepfunction)加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。限制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability),一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必需是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)當(dāng)是收斂的；準是指限制系統(tǒng)的精確性、限制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-stateerror)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指限制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時間來定量描述。4、PID限制的原理和特點在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)整器限制規(guī)律為比例、積分、微分限制，簡稱PID限制，又稱PID調(diào)整。PID限制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡潔、穩(wěn)定性好、工作牢靠、調(diào)整便利而成為工業(yè)限制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全駕馭，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，限制理論的其它技術(shù)難以采納時，系統(tǒng)限制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必需依靠閱歷和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID限制技術(shù)最為便利。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID限制技術(shù)。PID限制，實際中也有PI和PD限制。PID限制器就是依據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出限制量進行限制的。比例(P)限制 比例限制是一種最簡潔的限制方式。其限制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例限制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差(Steady-stateerror)。積分(I)限制 在積分限制中，限制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動限制系統(tǒng)，假如在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個限制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)(SystemwithSteady-stateError)。為了消退穩(wěn)態(tài)誤差，在限制器中必需引入積分項。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動限制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）限制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分（D）限制 在微分限制中，限制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的改變率）成正比關(guān)系。自動限制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)整過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其緣由是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其改變總是落后于誤差的改變。解決的方法是使抑制誤差的作用的改變超前，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)當(dāng)是零。這就是說，在限制器中僅引入比例項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前須要增加的是微分項，它能預(yù)料誤差改變的趨勢，這樣，具有比例+微分的限制器，就能夠提前使抑制誤差的限制作用等于零，甚至為負值，從而避開了被控量的嚴峻超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）限制器能改善系統(tǒng)在調(diào)整過程中的動態(tài)特性。5、PID限制器的參數(shù)整定 PID限制器的參數(shù)整定是限制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它是依據(jù)被控過程的特性確定PID限制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID限制器參數(shù)整定的方法許多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定限制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以干脆用，還必需通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依靠工程閱歷，干脆在限制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡潔、易于駕馭，在工程實際中被廣泛采納。PID限制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后依據(jù)工程閱歷公式對限制器參數(shù)進行整定。但無論采納哪一種方法所得到的限制器參數(shù)，都須要在實際運行中進行最終調(diào)整與完善。現(xiàn)在一般采納的是臨界比例法。利用該方法進行PID限制器參數(shù)的整定步驟如下：（1）首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；（2）僅加入比例限制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，登記這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；（3）在肯定的限制度下通過公式計算得到PID限制器的參數(shù)。PID限制器參數(shù)的工程整定，各種調(diào)整系統(tǒng)中PID參數(shù)閱歷數(shù)據(jù)以下可參照：溫度T:P=20?60%,T=180?600s,D=3-180s壓力P:P=30?70%,T=24?180s, 液位L: P=20?