过程控制系统PID控制器参数整定
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1、 过程控制系统PID控制器的参数整定 内容回顾 单回路控制系统的组成 掌握PID控制规律的选取原则 掌握单回路PID控制器的参数整定方法 了解PID控制器的 防积分饱和 技术 重点 本章基本要求 PID控制器的基本原理 比例度 Kc对控制系统性能的影响 Kc对控制系统性能的影响 Ti对控制系统性能的影响 控制器的正反作用 PID控制器的物理意义讨论 对于一般的自衡过程 当设定值或扰动发生阶路变化时 为什么采用纯比例控制器会存在稳态余差 引入积分作用的目的是什么 为什么引入积分作用会降低闭环控制系统的稳定性 引入微分作用的目的是什么 为什么实际工业过程中应用并不多 PID参数对控制性能的影响 控制器增益Kc或比例度 增益Kc的增大 或比例度 下降 使系统的调节作用增强 但稳定性下降 积分时间Ti积分作用的增强 即Ti下降 使系统消除余差的能力加强 但控制系统的稳定性下降 微分时间Td微分作用增强 即Td增大 可使系统的超前作用增强 稳定性得到加强 但对高频噪声起放大作用 主要适合于特性滞后较大的广义对象 如温度对象等 工业PID控制器的选择 1 当工业对象具有较大的滞后时 可引入微分作用
2、 但如果测量噪声较大 则应先对测量信号进行一阶或平均滤波 PID工程整定法1 经验法 工程整定法2 临界比例度法 1 先将切除PID控制器中的积分与微分作用 取比例增益KC较小值 并投入闭环运行 2 将KC由小到大变化 对应于某一KC值作小幅度的设定值阶跃响应 直至产生等幅振荡 3 设等幅振荡时振荡周期为Tcr 控制器增益Kcr 再根据控制器类型选择以下PID参数 工程整定法3 响应曲线法 临界比例度法的局限性 生产过程有时不允许出现等幅振荡 或者无法产生正常操作范围内的等幅振荡 响应曲线法PID参数整定步骤 1 在手动状态下 改变控制器输出 通常采用阶跃变化 记录被控变量的响应曲线 2 由开环响应曲线获得单位阶跃响应曲线 并求取 广义对象 的近似模型与模型参数 3 根据控制器类型与对象模型 选择PID参数并投入闭环运行 在运行过程中 可对增益作调整 响应曲线 对象的近似模型 ymin ymax 为CV的测量范围 umin umax 为MV的变化范围 对于阀位开度通常用0 100 表示 而增益为 Ziegler Nichols参数整定法 特点 适合于存在明显纯滞后的自衡对象 而且广义对
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