第6章 數(shù)字PID控制算法

第六章

數(shù)字PID控制算法1內(nèi)容簡(jiǎn)介6.1概述6.2準(zhǔn)連續(xù)PID控制算法6.3對(duì)標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法的改進(jìn)6.4PID調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇2PID調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種調(diào)節(jié)方式，其調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果用于輸出控制。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)具體情況，可以靈活地改變PID的結(jié)構(gòu)，取其一部分進(jìn)行控制按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)稱為PID（Proportional-Integral-Differential）調(diào)節(jié)器6.1概述3PID調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)

★

技術(shù)成熟

★易被人們熟悉和掌握

★

控制效果好

★

不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型在采用計(jì)算機(jī)控制時(shí)，由于軟件系統(tǒng)的靈活性，PID算法可以得到修正而更加完善和豐富。因此PID控制算法得到廣泛的應(yīng)用4PID控制實(shí)現(xiàn)的控制方式

◆模擬方式：用電子電路調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器中，將被測(cè)信號(hào)與給定值比較，然后把比較出的差值經(jīng)PID電路運(yùn)算后送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變給進(jìn)量，達(dá)到調(diào)節(jié)之目的

◆

數(shù)字方式：用計(jì)算機(jī)進(jìn)行PID運(yùn)算，將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬量，輸出去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)5

模擬PID調(diào)解器的微分方程輸入為誤差信號(hào)e(t)，輸出為控制量u(t)6模擬PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)76.2.1模擬PID調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)器：將設(shè)定值w與系統(tǒng)被控參數(shù)的實(shí)際值y進(jìn)行比較構(gòu)成控制偏差ee=w-y并將其比例、積分、微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量。所以簡(jiǎn)稱為P(比例)I(積分)D(微分)調(diào)節(jié)器Ki/s對(duì)象+++Kds-weyKp+u模擬PID控制6.2準(zhǔn)連續(xù)PID控制算法8常用的有如下幾種調(diào)節(jié)器比例(P)調(diào)節(jié)器比例積分(PI)調(diào)節(jié)器比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器比例微分(PD)調(diào)節(jié)器91.比例(P)調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)比例調(diào)節(jié)器對(duì)于偏差是即時(shí)反應(yīng)的，偏差一旦產(chǎn)生，立即產(chǎn)生控制作用使被控量朝著減小偏差的方向變化控制規(guī)律10ett011utt0K00u0比例調(diào)節(jié)器階躍響應(yīng)比例調(diào)節(jié)器對(duì)于偏差為單位階躍變化的時(shí)間響應(yīng)比例調(diào)節(jié)作用討論11比例調(diào)節(jié)器對(duì)于偏差是即時(shí)反應(yīng)的，偏差一旦產(chǎn)生，立即產(chǎn)生控制作用使被控量朝著減小偏差的方向變化對(duì)于具有自平衡性的對(duì)象(即對(duì)階躍響應(yīng)終值為有限值的對(duì)象)存在靜差(穩(wěn)態(tài)誤差)，加大比例系數(shù)K可以減小靜差，但不能完全消除加大比例系數(shù)K，一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，但K過(guò)大會(huì)使動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞，引起被控制量振蕩劇烈超調(diào)很大甚至閉環(huán)不穩(wěn)定12動(dòng)態(tài)性能分析W(S)E(S)Y(S)N(S)13閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程:閉環(huán)系統(tǒng)的特征根:在上式中,隨的取值不同(>0或<0或=0)系統(tǒng)特征根的性質(zhì)也不同,這里只討論比例系數(shù)K大小對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響,因此T1、T2、K1均可認(rèn)為是定值,以下分三種情況討論142）K在1)情況下增大到某一值，特征根為兩個(gè)相等的負(fù)實(shí)根，這時(shí)此控制系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程是處于振蕩與不振蕩的臨界狀態(tài)1）K很小,必有成立,特征根均為負(fù)實(shí)根,由二階系統(tǒng)的對(duì)階躍響應(yīng)的性能可知,這時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程是不振蕩的

3）K在2)情況下繼續(xù)增大則,特征根為具有負(fù)實(shí)部的一對(duì)共軛復(fù)數(shù)根,這時(shí)此控制系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程處于振蕩狀態(tài),并且隨著K的再增大，振蕩將進(jìn)一步加劇15從以上今分析可以得出如下結(jié)論：隨著比例控制器中比例系數(shù)K適當(dāng)?shù)脑龃?，系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程加快，但K過(guò)大響應(yīng)的平穩(wěn)性下降，響應(yīng)的振蕩會(huì)很劇烈如果從二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)(阻尼比)ξ進(jìn)行分析,可得出同樣的結(jié)論。系統(tǒng)的特征方程寫(xiě)成二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式，則有解得16當(dāng)K較小時(shí)

值較大，并可能大于1，這時(shí)此系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)(過(guò)渡過(guò)程)為不振蕩的隨著K的逐漸增大，K增大到某一值時(shí)

=1，這時(shí)此系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)(過(guò)渡過(guò)程)處于振蕩與不振蕩的臨界狀態(tài)隨著K的進(jìn)一步增大，

將小于1，這時(shí)此系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)(過(guò)渡過(guò)程)處于振蕩狀態(tài)。此時(shí)K繼續(xù)增大，

將更小，這時(shí)此系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)(過(guò)渡過(guò)程)振蕩劇烈，超調(diào)量很大，平穩(wěn)性變得很差17穩(wěn)態(tài)性能分析W(SE(S)Y(S)N(S)18階躍輸入:比例系數(shù)K越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小，但不為零192.比例積分(PI)調(diào)節(jié)器控制規(guī)律傳遞函數(shù)20ett011utt0K00u0TiK比例積分調(diào)節(jié)器(積分調(diào)節(jié)作用)的討論:PI調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)只要偏差e不為零，積分調(diào)節(jié)作用就會(huì)通過(guò)累積作用影響控制量u，并減小偏差，直至偏差e為零21Ti越大，積分調(diào)節(jié)作用越弱，Ti越小，積分調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，必須根據(jù)對(duì)象的特性來(lái)確定Ti。對(duì)于純滯后不太大的管道壓力、流量等被控參數(shù)Ti可選得相對(duì)小些，對(duì)于純滯后較大的溫度等被控參數(shù)Ti可選得相對(duì)大些積分調(diào)節(jié)作用滯后，積分調(diào)節(jié)作用可以消除比例調(diào)節(jié)中殘存的靜差，增大Ti將減慢消除靜差的過(guò)程，但可減小超調(diào)和振蕩，提高系統(tǒng)的平穩(wěn)性22動(dòng)態(tài)性能分析閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程:即:W(S)E(S)Y(S)N(S)23特征根的性質(zhì)由Ti2(KK1+1)2-4TiTK1K

決定，因只討論積分控制作用對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響，即積分時(shí)間常數(shù)Ti變化對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響，所以可認(rèn)為T(mén)、K、K1保持不變，特征根性質(zhì)仍有三種情況:即Ti很大，特征根S1、S2為兩不相等的負(fù)實(shí)根，此控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程是不振蕩的1）242）當(dāng)

在1)情況下減小則有即：為兩個(gè)相等的負(fù)實(shí)根。此系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程是處于振蕩與不振蕩的臨界狀態(tài)3）當(dāng)在2)情況下減小則有即：為兩個(gè)具有負(fù)實(shí)部的共軛復(fù)數(shù)根。此系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程是處于振蕩狀態(tài)。隨著的減小，振蕩也將逐漸加劇，超調(diào)加大25穩(wěn)態(tài)性能分析W(S)E(S)Y(S)N(S)26階躍輸入:27若將原系統(tǒng)的比例積分調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器W(S)E(S)Y(S)N(S)W(S)E(S)Y(S)N(S)28階躍輸入:對(duì)同一對(duì)象采用比例調(diào)節(jié)器，對(duì)階躍輸入存在靜差，而采用比例積分調(diào)節(jié)器則對(duì)階躍輸入則靜差為零。說(shuō)明了積分調(diào)節(jié)作用可以消除比例調(diào)節(jié)作用中殘存的靜差293.比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器控制規(guī)律傳遞函數(shù)30ett011utt0K00u0TiK比例積分微分調(diào)節(jié)器對(duì)單位階躍偏差的響應(yīng)理想PID調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)31微分調(diào)節(jié)作用超前，按偏差的變化率產(chǎn)生控制作用，阻止偏差的變化，偏差變化越快校正量則越大，故微分作用的加入有助于減小超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性加入的微分環(huán)節(jié)32

當(dāng)采樣周期足夠小時(shí)，在模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)值逼近的方法，用求和代替積分、用后向差分代替微分，使模擬PID離散化變?yōu)椴罘址匠淘趖=iT時(shí)刻:式中，T為采樣周期，i為采樣序號(hào)6.2.2數(shù)字PID控制算法33采樣周期T足夠小1.位置式PID算法位置式控制算法提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置ui，需要累計(jì)ei342.增量式PID控制算法增量式控制算法提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的增量△ui，只需要保持3個(gè)時(shí)刻的偏差值即可3536PID位置算法對(duì)象+-wyeuPID位置式控制算法的示意圖PID增量算法對(duì)象+-wyeu步進(jìn)電機(jī)

uPID增量式控制算法的示意圖37增量式PID算法與位置式相比的優(yōu)點(diǎn)1）增量式算法不需要做累加，計(jì)算誤差或計(jì)算精度問(wèn)題，對(duì)控制量的計(jì)算影響較??；而位置式算法要用到過(guò)去誤差的所有累加值，容易產(chǎn)生大的累加誤差2）增量式算法得出的是控制量的增量，誤動(dòng)作影響??；而位置式算法的輸出是控制量的全量輸出，誤動(dòng)作影響大3）采用增量式算法，由于算式中不出現(xiàn)u0項(xiàng)，則易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換38入口取w和yi計(jì)算偏差ei=w-yi取d0，d1，d2計(jì)算d0ei，d1ei-1，d2ei-2形成控制增量

ui=d0ei+d1ei-1+d2ei-2存入輸出單元

ui

out為下一時(shí)刻做準(zhǔn)備ei

ei-1，ei-1

ei-2返回增量式PID控制算法的程序設(shè)計(jì)

初始化時(shí)，需首先置入調(diào)節(jié)參數(shù)d0，d1，d2和設(shè)定值w，并設(shè)置誤差初值ei=

ei–1=ei–2=0

396.3.1“飽和”作用的抑制控制量因受到執(zhí)行元件的機(jī)械和物理性能的約束而限制在有限的范圍內(nèi)，即:

控制量的變化率也有一定的限制范圍，即:

飽和效應(yīng)在給定值發(fā)生突變時(shí)特別容易發(fā)生。所以有時(shí)也稱為啟動(dòng)效應(yīng)6.3對(duì)標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)如計(jì)算機(jī)給出的控制量超出上述范圍，那么實(shí)際執(zhí)行的控制量就不再是控制量的計(jì)算值，因此將得不到期望的控制效果，這類(lèi)效應(yīng)通常稱為飽和效應(yīng)401.PID位置算法的積分飽和作用及其抑制yw*uumax理想情況積分飽和積分飽和理想情況41在PID位置算法中“飽和作用”主要是由積分項(xiàng)引起的，因此稱為“積分飽和”現(xiàn)象

克服積分飽和作用的幾種改進(jìn)方法遇限削弱積分法積分分離法有限偏差法積分飽和的后果：使系統(tǒng)的輸出y出現(xiàn)了明顯的超調(diào)，甚至產(chǎn)生震蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定42◆遇限削弱積分法

一旦控制量進(jìn)入飽和區(qū)，則停止進(jìn)行增大積分的運(yùn)算43進(jìn)入飽和區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)44◆積分分離法

當(dāng)被控量和給定值偏差大時(shí)，取消積分控制，以免超調(diào)量過(guò)大；當(dāng)被控量和給定值接近時(shí)，積分控制投入，消除靜差4546◆有效偏差法

當(dāng)算出的控制量超出限制范圍時(shí)，將umax或umin相應(yīng)的偏差值作為有效偏差值進(jìn)行積分，而不是將實(shí)際偏差值進(jìn)行積分，因?yàn)榘磳?shí)際偏差計(jì)算出的控制量并未完全執(zhí)行

從而抑制了飽和深度，從而抑制了被控制量的超調(diào)47有效偏差的計(jì)算設(shè)實(shí)際執(zhí)行的控制量為u*(上限值umax或下限值umin)根據(jù)PID位置算法:逆推出有效偏差:4849在PID增量算法中，特別在給定值發(fā)生躍變時(shí)，由算法的比例部分和微分部分計(jì)算出的控制增量可能比較大，如果該值超過(guò)了執(zhí)行元件所允許的最大限度，計(jì)算出的控制量的多余信息沒(méi)有執(zhí)行就遺失了，與沒(méi)有限制時(shí)相比系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程將變壞顯然比例和微分飽和對(duì)系統(tǒng)的影響的表現(xiàn)形式與積分飽和作用不同，它不是增大了系統(tǒng)的超調(diào)，而是減慢了動(dòng)態(tài)過(guò)程2.PID增量算法的飽和作用及其抑制5051克服比例微分飽和的方法：積累補(bǔ)償法基本思想：將因比例微分飽和而未執(zhí)行的增量信息積累起來(lái)，一旦可能時(shí)，再補(bǔ)充執(zhí)行。這樣，遺失的信息得到了補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)過(guò)程就得到了加速526.3.2干擾的抑制從系統(tǒng)硬件及環(huán)境方面采取措施在控制算法上采取措施 ◆數(shù)字濾波方法（程序判斷濾波,中值濾波,算術(shù)平均濾波,加權(quán)平均濾波,滑動(dòng)平均值濾波,慣性濾波,復(fù)合數(shù)字濾波…） ◆修改微分項(xiàng)531.數(shù)字濾波方法 通過(guò)一定的計(jì)算或判斷程序減少干擾在有用信號(hào)中的比重，也即是一種程序?yàn)V波或軟件濾波數(shù)字濾波的優(yōu)點(diǎn)：

—用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好—可以對(duì)頻率很低(如0.01Hz)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波—可根據(jù)信號(hào)的不同，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，具有靈活、方便、功能強(qiáng)的特點(diǎn)542.修改微分項(xiàng)（4點(diǎn)中心差分法）

★

將TD/T選擇得比理想情況下稍小一些

★

用4點(diǎn)中心差分法構(gòu)成偏差平均值55根據(jù)四點(diǎn)中心差分法修改后的PID增量算法根據(jù)四點(diǎn)中心差分法修改后的PID位置算法★

再通過(guò)加權(quán)求和形式近似構(gòu)成微分項(xiàng)★

然后將其代替原式中的微分項(xiàng)561.給定值突變時(shí)對(duì)控制量進(jìn)行阻尼的算法1）前置濾波器

6.3.3其它修改算法572）修改算法中對(duì)給定值變化敏感的項(xiàng)

—微分項(xiàng)中不考慮給定值的變化，將二階差分項(xiàng)用代替，即：

—將比例環(huán)節(jié)內(nèi)的偏差項(xiàng)也進(jìn)行相應(yīng)修改，可得到具有更大阻尼的算法：

58在PID增量算法中比例項(xiàng)的ei–ei-1與積分項(xiàng)的符號(hào)有這樣的關(guān)系，如被控量繼續(xù)偏離給定值則兩項(xiàng)符號(hào)相同，當(dāng)被控量向給定值方向變化時(shí)則兩項(xiàng)符號(hào)相反由于這一性質(zhì)當(dāng)被控量接近給定值時(shí)，比例作用阻礙了積分作用，因而避免了積分超調(diào)及隨之帶來(lái)的振蕩，但如果被控量離給定值有一定距離，則由于比例項(xiàng)與積分項(xiàng)反向，將會(huì)減慢控制過(guò)程2.增量式PID算法中動(dòng)態(tài)過(guò)程的加速59為了加快開(kāi)始的動(dòng)態(tài)過(guò)程，可人為地選擇一個(gè)偏差范圍e當(dāng)偏差即被控量已接近給定值時(shí)，按正常PID增量算調(diào)節(jié)，而當(dāng)時(shí)，則不管比例作用為正為負(fù)，均取值，其符號(hào)和積分項(xiàng)取一致，可以加快控制的開(kāi)始的動(dòng)態(tài)過(guò)程60在工業(yè)過(guò)程控制中，常有一些對(duì)象的數(shù)學(xué)模型可用帶純滯后的一階的慣性環(huán)節(jié)來(lái)描述。對(duì)于這樣的對(duì)象，用一般的PID調(diào)節(jié)難以得到好的動(dòng)態(tài)特性，特別是純滯后時(shí)間t較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的振蕩，一個(gè)補(bǔ)償?shù)霓k法是采用史密斯預(yù)測(cè)器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下頁(yè)圖3.純滯后補(bǔ)償算法6162系統(tǒng)中增加了純滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)

這一補(bǔ)償環(huán)節(jié)與被控制對(duì)象一起構(gòu)成廣義對(duì)象:63PID調(diào)節(jié)器用D(S)代PID調(diào)節(jié)器WY圖5-17用史密斯予測(cè)器補(bǔ)償后的等效方塊圖64系統(tǒng)傳遞函數(shù)：65

從系統(tǒng)傳遞函數(shù)可以看出，此系統(tǒng)的輸出只不過(guò)是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)與PID調(diào)節(jié)器構(gòu)成的單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)輸出的滯后666.3.4PID控制的發(fā)展自適應(yīng)PID控制—自適應(yīng)控制+PID控制模糊PID控制—模糊控制+PID控制PID專家控制系統(tǒng)—專家系統(tǒng)+PID控制67

6.4PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)選擇準(zhǔn)連續(xù)PID（數(shù)字PID）控制的采樣周期，相對(duì)于系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)來(lái)說(shuō)是很短的，所以數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，可按模擬PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法來(lái)進(jìn)行確定PID調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的原則保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定并盡可能消除靜差68自平衡的對(duì)象：應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器無(wú)自平衡的對(duì)象：應(yīng)選擇P調(diào)節(jié)器或PD調(diào)節(jié)器對(duì)含有純滯后的對(duì)象：應(yīng)含有微分調(diào)節(jié)對(duì)某些自平衡的對(duì)象也可以選擇P或PD調(diào)節(jié)器，但這時(shí)會(huì)有靜差。如果選擇合適的比例系數(shù)K，可以使靜差保持在允許的范圍內(nèi)69確定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的原則使被控過(guò)程是穩(wěn)定的，對(duì)給定值的變化能迅速而光滑的跟蹤，超調(diào)量小，在干擾作用下系統(tǒng)的輸出應(yīng)能保持在給定值，在系統(tǒng)與環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時(shí)控制應(yīng)保持穩(wěn)定706.4.1湊試法確定PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)增大比例系數(shù)K

，一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但K過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞，甚至不穩(wěn)定增大積分時(shí)間常數(shù)Ti，有利于減小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜差的消除將隨之減慢增大微分時(shí)間常數(shù)Td，亦有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)，使超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱，對(duì)擾動(dòng)有較敏感的響應(yīng)PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)K，Ti，Td的變化對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響?71湊試法確定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程步驟模擬或系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行，觀察系統(tǒng)輸出的響應(yīng)曲線（如階躍響應(yīng)）然后根據(jù)各調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)（調(diào)節(jié)品質(zhì)）的影響，反復(fù)湊試參數(shù)，以達(dá)到滿意的響應(yīng)1.整定比例部分

比例系數(shù)由小到大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線，如系統(tǒng)沒(méi)有靜差或靜差已在允許的范圍內(nèi)，且響應(yīng)曲線已屬滿意，則只需用比例調(diào)節(jié)器，比例系數(shù)由此確定采用先比例，后積分，再微分的步驟722.加入積分環(huán)節(jié)

如僅比例調(diào)節(jié)靜差不滿足設(shè)計(jì)要求，則要加入積分調(diào)節(jié)。將第一步整定的比例系數(shù)略微縮?。ㄈ缈s小為原值的0.8倍），首先置積分時(shí)間常數(shù)Ti為較大值，然后逐步減小積分時(shí)間常數(shù)Ti觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，使在保持良好動(dòng)態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。在此過(guò)程中，可根據(jù)響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)與積分時(shí)間常數(shù)，以期得到滿意的控制效果，從而確定比例系數(shù)與積分時(shí)間常數(shù)3.加入微分環(huán)節(jié)

若使用比例積分調(diào)節(jié)消除了靜差，但動(dòng)態(tài)過(guò)程仍不能滿意，則要在第二步整定的基礎(chǔ)上加入微分調(diào)節(jié)，Td由0逐漸增大，同時(shí)相應(yīng)改變比例系數(shù)和積分時(shí)間常數(shù)，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)品質(zhì)和PID參數(shù)736.4.2實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)法確定PID參數(shù)1.擴(kuò)充臨界比例法：適用于具有自平衡性的對(duì)象臨界比例法確定模擬PID參數(shù)：系統(tǒng)閉環(huán)，僅使用比例調(diào)節(jié)，逐步加大比例系數(shù)，使系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)達(dá)到臨界振蕩狀態(tài)，將這時(shí)的比例系數(shù)記為Kr，臨界振蕩周期記為T(mén)r，根據(jù)齊格勒—尼柯?tīng)査固峁┑慕?jīng)驗(yàn)公式，由Kr，Tr兩個(gè)基準(zhǔn)參數(shù)查表得到不同結(jié)構(gòu)的模擬PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)74擴(kuò)充臨界比例法確定數(shù)字PID參數(shù)－對(duì)模擬調(diào)節(jié)器中使用的臨界比例法的擴(kuò)充和推廣－整定數(shù)字控制器參數(shù)的步驟：1）僅使用比例調(diào)節(jié)，逐步加大比例系數(shù)，使系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)達(dá)到臨界振蕩狀態(tài)，將這時(shí)的比例系數(shù)記為Kr，臨界振蕩周期記為T(mén)r

752）選擇控制度—控制度的定義：以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將數(shù)字PID的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較，采用誤差平方積分表示：—控制度的指標(biāo)含意：控制度=1.05，數(shù)字PID與模擬控制效果相當(dāng)；控制度=2.0，數(shù)字PID比模擬調(diào)節(jié)器的效果差763）根據(jù)選定的控制度，查表求得