发表于：2019/7/30 18:18:58
#0楼
说一说经典的PID调节（二）
先声明一下，很多图片来自于网络。内容当然也会参考一些网络内容，但绝对是经过楼主整理总结的。
比例（Proportion）、积分（Integration）、微分（Differential）控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的，实际使用中可以根据参数设定，成PI（只投比例积分）PD（比例微分）或PID（控制）。
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。非常容易理解，误差大，就多加大输出，误差越大，输出的增加越大，比例值就是这个意思。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。理论说的很长，理解也很简单：只要还存在偏差，我就随着时间的推移逐步增大输出（对时间积分），知道消除偏差或残差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。就是说，微分调节是根据偏差的变化率来调节输出，如果偏差的变化很快，输出就跟着有一个大的变化，这样可以缩短跟踪时间。
PID控制器的参数整定是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。现场调节PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
现场一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：
(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作（这个可以通过使能PID块的频率来实现，多数情况下可以一直接通，如果实在是大滞后，可以采用定时出发。一般来时PLC的扫描周期是比DCS短很多的）﹔
(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期，这时要首先注意确保过程安全，避免震荡发散，随时做好切回手动控制的准备。HMI或编程软件的实时曲线对调试PID回路是非常有帮助的﹔
![附件 PID4.jpg]()
图
![附件 PID5.jpg]()
图
(3)在一定的控制度下通过公式计算或人工实验得到PID控制器的参数。
一般来说，积分先投入一点点（时间长一点），微分等基本稳定了以后用来改善系统响应，对于已经很好跟踪的回路也可以不设置。
![附件 PID6.jpg]()
图
![附件 PID7.jpg]()
图
![附件 PID8.jpg]()
图
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中PID参数经验数据以下可参照：
温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
压力P: P=30~70%,T=24~180s,
液位L: P=20~80%,T=60~300s,
流量L: P=40~100%,T=6~60s。
网上找来的PID常用口诀，供大家参考：
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
先声明一下，很多图片来自于网络。内容当然也会参考一些网络内容，但绝对是经过楼主整理总结的。
比例（Proportion）、积分（Integration）、微分（Differential）控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的，实际使用中可以根据参数设定，成PI（只投比例积分）PD（比例微分）或PID（控制）。
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。非常容易理解，误差大，就多加大输出，误差越大，输出的增加越大，比例值就是这个意思。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。理论说的很长，理解也很简单：只要还存在偏差，我就随着时间的推移逐步增大输出（对时间积分），知道消除偏差或残差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。就是说，微分调节是根据偏差的变化率来调节输出，如果偏差的变化很快，输出就跟着有一个大的变化，这样可以缩短跟踪时间。
PID控制器的参数整定是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。现场调节PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
现场一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：
(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作（这个可以通过使能PID块的频率来实现，多数情况下可以一直接通，如果实在是大滞后，可以采用定时出发。一般来时PLC的扫描周期是比DCS短很多的）﹔
(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期，这时要首先注意确保过程安全，避免震荡发散，随时做好切回手动控制的准备。HMI或编程软件的实时曲线对调试PID回路是非常有帮助的﹔
(3)在一定的控制度下通过公式计算或人工实验得到PID控制器的参数。
一般来说，积分先投入一点点（时间长一点），微分等基本稳定了以后用来改善系统响应，对于已经很好跟踪的回路也可以不设置。
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中PID参数经验数据以下可参照：
温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
压力P: P=30~70%,T=24~180s,
液位L: P=20~80%,T=60~300s,
流量L: P=40~100%,T=6~60s。
网上找来的PID常用口诀，供大家参考：
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
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