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PID参数整定的一般方法


调节器的工程整定方法,主要有临界比例度法、衰减曲线法。



临界比例度法

这是一种闭环整定方法。 由于该方法直接在闭环系统中进行, 不需测试过程的动态特性, 因此方法简单,使用方便,获得了广泛的应用。具体步骤如下: ? 先将调节器的积分时间 TI 置于最大(TI=∞)微分时间 TD 置零(TD=0) ,比例度 δ

置为 较大的数值,使系统投入闭环运行。 ? 待系统运行稳定后,对设定值施加一个阶跃扰动(给液位赋一个其他值),并减小 δ, 直到系统出现如图 3.8.1 所示的等幅震荡,即临界震荡过程。记录此时的 δK(临界比 例带)和等幅震荡周期 TK。 ? 根据记录的 δK 和 TK,按表给出的经验公式计算出调节器的 δ、TI 及 TD 的参数。

图 3.8.1 系统的临界震荡 表 3.8.1 整定参数 调节规律 P PI PID 采用临界比例度法的整定参数 δ(%) TI TD

2δK 2.2δK 1.7δK 0.85TK 0.5TK 0.125TK

需要指出的是,采用这种方法整定调节器的参数时会受到一定的限制,如有些过程控制 系统不允许进行反复震荡实验,像锅炉给水系统和燃烧控制系统等,就不能应用此法。再如 某些时间常数较大的单容过程,采用比例调节时根本不可能出现等幅振荡,也就不能应用此 法。



衰减曲线法
这种方法临界比例度法相类似,所不同的是无需出现等幅振荡过程,具体方法如下: 先置调节器积分时间 TI=∞,微分时间 TD=0,比例带 δ 置于较大的值。将系统投入运行。 待系统工作稳定后,对设定值作阶跃扰动,然后观察系统的响应。若响应振荡衰减太快, 就减小比例带; 反之, 则增大比例带。 如此反复, 直到出现如图 3.8.2a 所示的衰减比为 4: 1 的振荡过程时,或者如图 3.8.2b 所示的 10:1 振荡过程时,记录此时的 δ 值(设为 δS) ,

? ?

以及 TS 的值(如图 3.8.2a 中所示) ,或者 Tr 的值(如图 3.8.2b 中所示) 。

图 3.8.2 系统衰减振荡曲线 ? 按表中所给的经验公式计算 δ、TI 及 TD 的参数。 表 3.8.2 衰减率 衰减曲线法整定计算公式 δ(%) δS 1.2δS 0.8δS δS 1.2δS 0.8δS 2Tr 1.2Tr 0.4Tr 0.5TS 0.3TS 0.1TS TI TD

整定参数 调节规律 P PI PID P

0.75

0.90

PI PID

图 3.8.2 中,TS 为衰减振荡周期,Tr 为响应上升时间。 衰减曲线对多数过程都适用,该方法的缺点是较难确定 4:1 的衰减程度,从而较难得 到准确的 δ、TI 及 TD 的值。


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