自适应PID参数整定.ppt

,出版社 社文分社,单击此处编辑母版书名样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,控制器,PID,参数及其整定方法,教授,2018,年,3,月,主要内容,自动控制系统的组成；,比例,(P),、积分,(I),、微分,(D),控制；,PI,控制器、,PD,控制器、,PID,控制器,P,、,I,、,D,参数的整定方法；,临界比例度法,衰减曲线法,经验法,自动控制系统的组成框图,自控系统组成,LC,LIC,比例,(P),控制,比例控制：控制器的输出与输入偏差值成比例关系。系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。,双位控制,比例控制,特点：,1,、过程简单快速，比例作用大，可以加快调节，减少误差；,2,、比例作用过大，使系统稳定性下降，造成不稳定。,3,、有余差存在。,比例,(P),控制,P=K,P,*e,=1/K,P,*,100,%,积分,(I),控制,t,参数值,t,阀开度,t,负荷,dP/dt=K,i,*e,T,i,=1/K,i,（分）,积分控制：控制器的输入与输出误差信号的积分成正比关系。,特点：,1,、调节器的输出不仅取决于偏差的大小，而且更主要的是取决于偏差存在的时间,2,、积分作用的强弱取决于积分时间常数,Ti,，,Ti,越小，积分作用就越强。,3,、与比例调节相比，积分调节使调节过程缓慢，波动加大，系统稳定性下降。,4,、,可消除系统余差，提高无差度,。,积分,(I),控制,LC,LIC,微分,(D),控制,微分（,D,）控制：控制器的输出与输入误差信号的微分成正比关系。（即与偏差的变化速度成正比）,特点：,1、消除系统滞后；,2、超前调节；,3、易引起系统振荡；,4,、微分输出只与偏差的变化速度有关，而与偏差的大小以及偏差是否存在与否无关。,LC,比例、积分、微分调节小结,1,、比例调节根据“偏差大小”来动作，输出与输入偏差的大小成比例，调节及时、有力，但有余差；比例度越小，调节作用越强，太强时会引起振荡；,2,、积分调节根据“偏差是否存在”来动作，输出与偏差对时间的积分成比例，其实质是消除余差。积分使最大动偏差增大，延长了调节时间；积分时间越小，积分作用越强，太强时易引起振荡；,3,、微分调节根据“偏差变化速度”来动作，输出与偏差变化的速度成比例，有超前调节作用，对滞后大的系统调节效果好。可减少调节过程的动偏差，缩短调节时间；微分时间越大，作用越强，太强时易引起振荡；,比例积分（,PI,）控制器,PI控制器：是一种,线性,控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的,比例和积分,通过,线性组合,构成控制量，对被控对象进行控制。原理图如下：,PI,控制器优势：引入积分作用能消除余差，弥补了纯比例控制的缺陷，获得较好的控制质量。,适用范围：具有大惯性，大滞后特性的被控对象。如锅炉温度控制，风力发电机功率控制等。,PI,控制器原理图,比例微分（,PD,）控制器,P,D,控制器：也是一种,线性,控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的,比例和微分,通过,线性组合,构成控制量，对被控对象进行控制。原理图和,PI,相似，只是将积分环节换成微分环节。,PD,控制优势：比例和微分作用结合，比单纯的比例作用更快。,适用范围：对容量滞后大的对象，可以减小动偏差的幅度，节省控制时间，显著改善控制质量。,比例积分微分（,PID,）控制器,P,ID,控制器：是一种,线性,控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的,比例、积分和微分,通过,线性组合,构成控制量，对被控对象进行控制。原理图如下：,PID,控制器控制效果最为理想。它集三者之长:既有比例作用的及时迅速，又有积分作用的消除余差能力，还有微分作用的超前控制功能。,PID,控制器原理图,PID,参数的整定方法,自动控制系统,PID,参数整定目标,控制器控制规律的选择原则,对于一些对象控制通道滞后较小，负荷变化不大，工艺要求,又不太高的控制系统，可选用比例控制器。象贮罐的液面，,以及不太重要的蒸汽压力等控制系统。,2.,对象控制通道滞后较小，负荷变化不大，但不允许有余差的,情况，可选用比例积分控制器。例如流量、管道压力等控制,系统往往采用控制器。,3.,当对象滞后较大，如温度、值等控制系统则需引入微分,作用。一般在对象滞后较大，负荷变化也较大，控制质量又,要求较高时，可选用比例（,P,）积分（,I,）微分（,D,）控制器。,PID,参数的整定方法,PID,参数整定,-,对已定的控制系统求取保证控制过程质量为最好的控制器参 数（比例度,%,、积分时间,T,I,、微分时间,T,D,）,PID,参数整定方法,理论计算参数整定法,已知广义对象的数学模型，然后根据系统的各项质量指标要求，通过计算确定相应的,PID,参数。,现场工程整定法,条件：在工艺过程手操稳定的基础上进行。,1,）临界比例度法,2,）衰减曲线法,3,）经验法,4,）响应曲线法,PID,参数的整定方法,将调节器的积分时间,TI,置于最大（,TI=,），微分时间置零（,TD=0,），比例度,适当，平衡操作一段时间，把系统投入自动运行。,将比例度,逐渐减小，得到等幅振荡过程，记下临界比例度,k,和临界振荡周期,Tk,值。,根据,k,和,Tk,值，采用经验公式，计算出调节器各个参数，即,、,TI,、,TD,的值。,按,“,先,P,后,I,最后,D,”,的操作程序将调节器整定参数调到计算值上。若还不够满意，可再作进一步调整。,PID,参数的整定方法,操作方法,方法一：临界比例度法,临界振荡整定计算公式,(%),T,I,(,min,),T,D,(,min,),P,2,K,PI,2.2,K,T,k,/1.2,PID,1.6,K,0.5T,k,0.25T,I,PID,参数的整定方法,方法二：衰减曲线法,衰减曲线法控制器参数计算表,(%),T,I,(,min,),T,D,(,min,),P,S,PI,1.2,S,0.5T,S,PID,0.8,S,0.3T,S,0.1T,S,方法,在纯比例作用下，由大到小调整比例度以得到具有衰减比（,4,：,1,）的过渡过程，记下此时的比例度,S,及振荡周期,T,S,，根据经验公式，求出相应的积分时间,T,I,和微分时间,T,D,。,PID,参数的整定方法,反应较快的控制系统，要认定4：1衰减曲线和读出Ts比较困难，此时，可用记录来回摆动两次就达到稳定作为4：1衰减过程。,在生产过程中，负荷变化会影响过程特性。当负荷变化较大时，必须重新整定调节器参数值。,若认为4：1衰减太慢，宜应用10：1衰减过程。对于10：1衰减曲线法整定调节器参数的步骤与上述完全相同，仅仅采用计算公式有些不同。,PID,参数的整定方法,衰减曲线法注意事项,方法三：经验法,系统,参数,(%),T,I,(,min,),T,D,(,min,),温度,流量,压力,液位,20,60,40,100,30,70,20,80,3,10,0.1,1,0.4,3,0.5,3,（长期的生产实践中总结出来的参数表）,方法：,根据经验先将控制器参数放在某些数值上，直接在闭合的控制系统中通过改变给定值以施加干扰，看输出曲线的形状，以,%,、,T,I,、,T,D,，对控制过程的规律为指导，调整相应的参数进行凑试，直到合适为止。,PID,参数的整定方法,参数整定找最佳，从小到大顺序查,先是比例后积分，最后再把微分加,曲线振荡很频繁，比例度盘要放大,曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳,曲线偏离回复慢，积分时间往下降,曲线波动周期长，积分时间再加长,曲线振荡频率快，先把微分降下来,动差大来波动慢。微分时间应加长,理想曲线两个波，前高后低,4,比,1,一看二调多分析，调节质量不会低,PID,参数的整定方法,经 验 口 诀,