PID讲解理论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/21,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2021/3/21,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/21,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/21,*,PID讲解理论,PID讲解理论PID讲解理论 积分（I）调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器 微分（D）调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用。2021/3/212,积分,（,I,）,调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数,Ti,，,Ti,越小，积分作用就越强。反之,Ti,大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成,PI,调节器或,PID,调节器,微分,（,D,）,调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用。,2021/3/21,2,PID,实际应用参数调节,PID,参数的整定,：,1,、,可以在软件中进行自动整定；,2,、,自动整定的,PID,参数可能对于系统来说不是最好的，就需要手动凭经验来进行整定。,PID,参数设置的大小，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,在实际应用中,是解决幅值震荡，,P,放,大时，系统动作灵敏，速度快，稳态误差小，但,P,太大时，幅值震荡的幅度大，震荡频率小，震荡次数增加，系统达到稳定时间变长。如果,P,太小，会反复震荡，永远也达不到设定要求,。,I,是解决动作响应的速度快慢的，可消除系统稳态误差，,I,变,大时响应速度变慢，反之则快；,D,是消除静态误差的，提高系统动态特性，（减少超调量和反应时间），一般,D,设置都比较小，而且对系统影响比较小。,2021/3/21,3,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,TIC,：,P=2060%,，,I=180600s,，,D=3-180s,；,压力,PIC,：,P=3070%,，,I=24180s,；,液位,LIC,：,P=2080%,，,I=60300s,；,流量,FIC,：,P=40100%,，,I=660s,。,2021/3/21,4,这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法，它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法，并在现场中得到了广泛的应用。这种方法的基本程序是先根据运行经验，确定一组调节器参数，并将系统投入闭环运行，然后人为地加入阶跃扰动（如改变调节器的给定值），观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意，则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复试验，直到满意为止。,经验法简单可靠，但需要有一定现场运行经验，整定时易带有主观片面性。当采用,PID,调节器时，有多个整定参数，反复试凑的次数增多，不易得到最佳整定参数。,2021/3/21,5,下面以,PID,调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：,A.,让调节器参数积分系数,I=0,，实际微分系数,D=0,，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数,P,，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。,B.,取比例系数,P,为当前的值乘以,0.83,，由小到大增加积分系数,I,，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。,C.,积分系数,I,保持不变，改变比例系数,P,，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。否则，将原比例系数,P,增大一些，再调整积分系数,I,，力求改善控制过程。如此反复试凑，直到找到满意的比例系数,P,和积分系数,I,为止。,D.,引入适当的实际微分系数,D,，此时可适当增大比例系数,P,和积分系数,I,。和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。,PID,参数是根据控制对象的惯量来确定的。大惯量如：大烘房的温度控制，一般,P,可在,10,以上，,I=3-10,，,D=1,左右。小惯量如：一个小电机带一台水泵进行压力闭环控制，一般只用,PI,控制。,P=1-10,，,I=0.1-1,，,D=0,，这些要在现场调试时进行修正的。,2021/3/21,6,上图是过程过渡质量指示图，也是干扰作用影响下的过渡过程，用过渡过程衡量系统质量时，常用的指标有：,衰减比：前后两个峰值的比，如图,1,中的,B,：,B,余差：就是过渡过程终了时的残余偏差，如图,1,中的,C,最大偏差：即第一个波的峰值，如图中,A,，有时也用超调量表示被调参数的偏离程度。,过渡时间：从干扰发生起到被调参数又建立新的平衡状态这段时间,震荡周期：过渡过程从第一个波峰到第二个波峰的时间,图,1,过程过渡质量指示图,2021/3/21,7,衡量一个,PID,控制的好坏，主要看在外界干扰产生后，被控量偏离给定值的情况，假如偏离之后能很快的平稳的恢复到给定值，就认为是好的。通常图,1,中所示的过渡过程是最好的，并以此作为衡量,PID,控制系统的质量指标。,选用这个曲线作为指标的理由：是因为它第一次回复到给定值较快，以后虽然又偏离了，但偏离不大，并经过几次震荡就稳定下来了。,定量的看：第一个波峰,B,的高度是第二个波峰,B,的高度的四倍，所以这种曲线又叫,4,：,1,衰减曲线，在调节器的工程参数整定中，以能得到,4,：,1,的衰减过渡过程为最好，这时的,PID,控制参数可叫最佳参数。,PID,口诀中“理想曲线两个波，前高后低,4,比,1”,，指的就是图,1,这样的曲线，也就是过渡过程震荡两次就能稳定下来，并且震荡两次后有约近于,4,：,1,的衰减比，它被认为是最好的过渡过程。,2021/3/21,8,PID,正反向作用,PID,反向作用,PID,正向作用,控制动作的形式为，,MV,随,PV,的增加而减小，或者,MV,随,PV,的减小而增加，这种控制动作称为反向作用。,2021/3/21,9,汇报结束,谢谢大家,!,请各位批评指正,