还剩12页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
PID限制器的参数整定是限制系统设计的核心内容它是依据被控过程的特性确定PID限制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小PID限制器参数整定的方法许多,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,经过理论计算确定限制器参数这种方法所得到的计算数据未必可以干脆用,还必需通过工程实际进行调整和修改二是工程整定方法,它主要依靠工程阅历,干脆在限制系统的试验中进行,且方法简洁、易于驾驭,在工程实际中被广泛采纳PID限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,然后依据工程阅历公式对限制器参数进行整定但无论采纳哪一种方法所得到的限制器参数,都须要在实际运行中进行最终调整与完善现在一般采纳的是临界比例法利用该方法进行PID限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;⑵仅加入比例限制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,登记这时的比例放大系数和临界振荡周期;
(3)在确定的限制度下通过公式计算得到PID限制器的参数PID参数的设定是靠阅历及工艺的熟识,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小PID限制器参数的工程整定,各种调整系统中P.I.D参数阅历数据以下可参昭.温度T:P=20~60%T=180600s,D=3-180s〜压力P:P=3070%,T=24~180s,〜液位L:P=20~8位,T=60~300s,流量L:P=40~100%,T=660s〜书上的常用口诀参数整定找最佳,从小到大依次查先是比例后积分,最终再把微分加曲线振荡很频繁,比例度盘要放大曲线漂移绕大湾,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志向曲线两个波,前高后低4比1一看二调多分析,调整质量不会低这里介绍一种阅历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依据运行阅历,确定一组调整器参数,并将系统投入闭环运行,然后人为地加入阶跃扰动(如变更调整器的给定值),视察被调量或调整器输出的阶跃响应曲线若认为限制质量不满足,则依据各整定参数对限制过程的影响变更调整器参数这样反复试验,直到满足为止阅历法简洁牢靠,但须要有确定现场运行阅历,整定时易带有主观片面性当采纳PID调整器时,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的方法就是运用“邻界比例法”来确定PID的参数详细方法是将系统接成闭环,关掉I、D(即将参数积分时间I和微分时间D均设置为0),多次调整比例带P值的大小,使系统刚刚产生振荡,记录此时的比例带参数(XP1)及振荡周期时间(T),则正确的PID参数可以从下表中计算出来(以恒温调整系统为例说明)最终限制方式比例带积分时间微分时间纯比例限制2X XP1P、I限制
2.2X XP
10.8X TP、I、D限制
1.67X XP
10.5X T
0.12X T依据比例带XP1和振荡周期T,查上表后计算出合适的比例带、积分时间、微分时间三个参数的详细数值,再按仪表的设置步骤键入PID参数并稍作微调即可概括地说,比例带P设置的数值越大,系统越不会发生振荡,静差也越大;积分时间I设置的数值越大,积分的作用越不明显,消退静差所需的时间也越长,系统越不会发生振荡;微分时间D设置的数值越小,对比例带和积分的作用力越小,系统越不会发生振荡,但系统的响应速度也变得迟钝积分的作用是使系统趋向稳定,而微分的作用是抑制超调,但会使系统趋向不稳定,微分与积分协作得当,就可获得尽快而稳定的调整过程一般建议初次运行先以仪表出厂时已经设置的PID参数为基础,如发觉系统始终在设定值上下产生非衰减性的振荡,可逐次把比例带P或积分时间I的数值增大三分之一左右,直至稳定反之,如发觉系统的静差消退过慢,可减小比例带P的数值或积分时间I的数值,直至稳定如发觉系统抗扰动的实力不够,可适当增加微分作用,即适当加大微分时间在一些工况固定的场合,只选用仪表的比例P和积分I功能,而把微分D功能关掉(设置为0),反而能取得志向的调整效果
二、自适应调整方式该调整方式的基本原理是依据受控对象的实际升温速率、仪表的标称量程与设定值之间的比例、包括传感器响应速度及系统滞后特性等在内的系统综合工况,由仪表内部的计算机预算出加热功率的匹配状况,自动对加热功率的大小进行约束,并给出一个相宜的调整参数进行自动调整,并在调整过程中不断优化其最大特点是对运用者的素养要求不高,易学好用,适用的对象范围也较宽,通常状况下调整品质也较好但自适应调整方式也存在着局限性,在某些被控对象变更特慢或扰动特大的系统中,可能得不到志向的效果故在非常专业或调整品质要求非常高的超高精度场合应用较少总之,PID调整方式是多参数共同作用的高级调整方式,整定好后,仪表内部计算机就会把参数记存,只要工况不变,以后开机就不必再次整定而自整定仪表,整定期间如有干扰发生,就将会给出错误的整定参数,二者各有优缺点
三、前馈加法整定步骤
①、首先将P、I、D参数整定好,将前馈系数设为
0.00,前馈偏值设为
0.0将附屏设为In2o
②、系统投运在正常额定负载下,系统工作稳定后,读出附屏前馈输入值,计算出此时前馈量百分比值FFS
③、假设前馈输入扰动为15%(在实际工况下,前馈输入扰动=最大负荷一最小负荷),前馈加法作用为30%(此值越大,前馈加法作用越强)这两参数依据现场状况不同而不同,前馈主是起协助作用
④、前馈系数FFS.K=30%/15%=
2.00,前馈偏值FFS.B=-FFS.K*FFS=-2*FFS例如在锅炉的汽泡水位限制时,常把蒸汽流量作为前馈量引入进行超前调整此时便可将IN2作为前馈输入假设输入420mA,量程下限设为0,量程上限设为〜
100.0蒸汽流量前馈加法作用的参数计算举例
①、系统投运在正常额定负载下,系统工作稳定后,读出附屏前馈输入值,假设为
75.0,计算出此时前馈量百分比值FFS=
75.0/(
100.0-0)=75%=
0.75o
②、前馈输入扰动量的计算假设此系统的最大蒸汽流量为
85.0t/h,最小蒸汽流量为
70.0t/h,则前馈输入扰动=(最大蒸汽流量-最小蒸汽流量)/(量程满度-量程零点)=(
85.0-
70.0)/(
100.0-0)=15%
③、前馈加法作用的计算前馈加法作用的值越大,前馈蒸汽流量对给水流量的影响越大在实际调试中,应从小到大多试几个值假设此时的前馈加法作用为30%o则前馈系数FFS.K二前馈加法作用/前馈输入扰动二30%/15%=
2.0;前馈偏值FFS.B=-(前馈系数*正常额定负载下前馈量百分比值)二-(FFS.K*FFS)=-(
2.0*
0.75)=-
1.50o
④、则在限制参数菜单中,将PID的前馈系数FFS.K设置为
2.0,前馈偏值FFS.B设为
7.50(在实际调试中,前馈系数FFS.K的值越大,对输出的影响越大;前馈偏值FFS.B的值,若没有经过以上公式计算,而随意输入,只会对刚加入前馈加法作用时的系统稳定性产生影响)
四、本司仪表在现场应用的PID参数简介以百特三冲量仪表锅炉20T链条炉的水位三冲量限制(XMPA7000)参数设定案例效果正负3MM工作模式2***********负荷波动较小时(方案1)**************PID1P=5%,l=8S,D=2S,OUT上限二86%,下限=40%,变更率=30%;PID2P=38%,l=36S,D=OS,OUT上限二94%,下限=30%,变更率=
0.9%;FFW:K=
0.1,FFS=O.1***********负荷波动较大时(方案2)**************PID1P=3%,l=28S,D=3S,OUT上限二86%,下限=40%,变更率=15%;PID2P=17%,l=30S,D=OS,OUT上限二95%,下限=10%,变更率=
0.2%;FFW:K=
0.1,FFS=
0.1留意
1、给水流量和蒸汽流量在量程设置时不能带小数点,其余按标准设计
2、大力举荐其次套设计为准(其间“变更率”不能调整为
0.1%,否则数值乱跳)
1.PID的功能或许如下PID调整限制是一个传统限制方法,它适用于温度、压力、流量、液位等几乎全部现场,不同的现场,仅仅是PID参数应设置不同,只要参数设置得当均可以达到很好的效果均可以达到
0.1%,甚至更高的限制要求比例作用定义比例作用限制输出的大小与误差的大小成正比,当误差占量程的百分比达到P值时,比例作用的输出二100%,这P就定义为比例带参数积分作用定义对某一恒定的误差进行积分,令其积分“I”秒后,其积分输出应与比例作用等同,这I就定义为积分时间微分作用定义D是指微分作用的持续时间,是指从微分作用产生时刻起到微分作用衰减到零(接近零)所花的时间PID综合调试比例作用,积分作用和微分作用的关系是比例作用是主要调整作用,起主导作用积分作用是协助调整作用;微分作用是补偿作用
2.内模PID应用就是内部模式的PID,如我们公司的调整仪表XMA系列,带有内部给定PID功能
3.典型的设计实例如我们公司的XMPA7000系列,有两个PID调整器
4.当前比较先进的PID算法有模糊PID限制,神经网络PID限制,人工智能PID限制算法等应用于传统的PID1o首先将I,D设置为0,即只用纯比例限制,最好是有曲线图,调整P值在限制范围内成监界振荡状态记录下临界振荡的同期Ts2o将Kp值二纯比例时的P值3o假如限制精度=
1.05%,则设置Ti=
0.49Ts;Td=
0.14Ts;T=
0.014限制精度二
1.2%,则设置Ti=
0.47Ts;Td=
0.16Ts;T=
0.043限制精度二
1.5%,则设置Ti=
0.43Ts;Td=
0.20Ts;T=
0.09PID参数的如何设定调整目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标记同时,限制理论的发展也经验了古典限制理论、现代限制理论和智能限制理论三个阶段智能限制的典型实例是模糊全自动洗衣机等自动限制系统可分为开环限制系统和闭环限制系统一个限制系统包括限制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口限制器的输出经过输出接口、执行机构,加到被控系统上;限制系统的被控量,经过传感器,变送器,通过输入接口送到限制器不同的限制系统,其传感器、变送器、执行机构是不一样的比如压力限制系统要采纳压力传感器电加热限制系统的传感器是温度传感器目前,PID限制及其限制器或智能PID限制器(仪表)已经许多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的PID限制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调整器intel Iigent regulator,其中PID限制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现有利用PID限制实现的压力、温度、流量、液位限制器,能实现PID限制功能的可编程限制器PLC,还有可实现PID限制的PC系统等等可编程限制器PLC是利用其闭环限制模块来实现PID限制,而可编程限制器PLC可以干脆与Control Net相连,如Rockwe II的PLC-5等还有可以实现PID限制功能的限制器,如Rockwell的Logix产品系列,它可以干脆与Control Net相连,利用网络来实现其远程限制功能
1、开环限制系统开环限制系统open-1oop controI system是指被控对象的输出被限制量对限制器control ler的输出没有影响在这种限制系统中,不依靠将被控量反送回来以形成任何闭环回路
2、闭环限制系统闭环限制系统closed-loop controIsystem的特点是系统被控对象的输出被限制量会反送回来影响限制器的输出,形成一个或多个闭环闭环限制系统有正反馈和负反馈,若反馈信号与系统给定值信号相反,则称为负反馈Negat iveFeedback,若极性相同,则称为正反馈,一般闭环限制系统均采纳负反馈,又称负反馈限制系统闭环限制系统的例子许多比如人就是一个具有负反馈的闭环限制系统,眼睛便是传感器,充当反馈,人体系统能通过不断的修正最终作出各种正确的动作假如没有眼睛,就没有了反馈回路,也就成了一个开环限制系统另例,当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净,并在洗净之后能自动切断电源,它就是一个闭环限制系统
3、阶跃响应阶跃响应是指将一个阶跃输入step function加到系统上时,系统的输出稳态误差是指系统的响应进入稳态后,系统的期望输出与实际输出之差限制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述稳是指系统的稳定性stability,一个系统要能正常工作,首先必需是稳定的,从阶跃响应上看应当是收敛的;准是指限制系统的精确性、限制精度,通常用稳态误差来Steady-state error描述,它表示系统输出稳态值与期望值之差;快是指限制系统响应的快速性,通常用上升时间来定量描述
4、PID限制的原理和特点在工程实际中,应用最为广泛的调整器限制规律为比例、积分、微分限制,简称PID限制,又称PID调整PID限制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简洁、稳定性好、工作牢靠、调整便利而成为工业限制的主要技术之一当被控对象的结构和参数不能完全驾驭,或得不到精确的数学模型时,限制理论的其它技术难以采纳时,系统限制器的结构和参数必需依靠阅历和现场调试来确定,这时应用PID限制技术最为便利即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID限制技术PID限制,实际中也有PI和PD限制PID限制器就是依据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出限制量进行限制的比例P限制比例限制是一种最简洁的限制方式其限制器的输出与输入误差信号成比例关系当仅有比例限制时系统输出存在稳态误差Steady-state erroro积分I限制在积分限制中,限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限制系统,假如在进入稳态后存在稳态误差,则称这个限制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System withSteady-state Error)为了消退稳态误差,在限o制器中必需引入“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,它推动限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)限制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差微分(D)限制在微分限制中,限制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变更率)成正比关系自动限制系统在克服误差的调整过程中可能会出现振荡甚至失稳其缘由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,其变更总是落后于误差的变更解决的方法是使抑制误差的作用的变更“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应当是零这就是说,在限制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前须要增加的是“微分项”,它能预料误差变更的趋势,这样,具有比例+微分的限制器,就能够提前使抑制误差的限制作用等于零,甚至为负值,从而避开了被控量的严峻超调所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)限制器能改善系统在调整过程中的动态特性
5、PID限制器的参数整定PID限制器的参数整定是限制系统设计的核心内容它是依据被控过程的特性确定PID限制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小PID限制器参数整定的方法许多,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,经过理论计算确定限制器参数这种方法所得到的计算数据未必可以干脆用,还必需通过工程实际进行调整和修改二是工程整定方法,它主要依靠工程阅历,干脆在限制系统的试验中进行,且方法简洁、易于驾驭,在工程实际中被广泛采纳PID限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,然后依据工程阅历公式对限制器参数进行整定但无论采纳哪一种方法所得到的限制器参数,都须要在实际运行中进行最终调整与完善现在一般采纳的是临界比例法利用该方法进行PID限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;
(2)仅加入比例限制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,登记这时的比例放大系数和临界振荡周期;
(3)在确定的限制度下通过公式计算得到PID限制器的参数PID参数的阅历设置我在手册上查到的,并已实际的测试过,便利且比较精确应用于传统的PID1o首先将I,D设置为0,即只用纯比例限制,最好是有曲线图,调整P值在限制范围内成监界振荡状态记录下临界振荡的同期Ts2将Kp值=纯比例时的P值O3o假如限制精度=
1.05%,则设置Ti=
0.49Ts;Td=O.14Ts;T=
0.014限制精度二
1.2%,则设置Ti=
0.47Ts;Td=
0.16Ts;T=
0.043挚友,你试一下,应当不错,而且调试时间大大缩短限制精度二
1.5%,则设置Ti=
0.43Ts;Td=
0.2OTs;T=
0.094J/4_[_,4_I_Qd_l_,4_I_Q4,/d_l_,^TN ZTS^TS^Ts^Ts^TxxTs效果不志向,平常手动时在+/-200牛顿左右波动(LoadCell式张力传感器);自动时最好也就+/—80N吧(留意6%了!感觉有震荡嫌疑了)没有趋势图,波动周期没测过简洁介绍一下这里的张力限制loadcell测张力(单位n,范围02400n);通过调速调整张力;速度主给定为前级车〜速(前级车速由模拟量传送到PLC,PLC进行速比运算后模拟量输出到驱动主给定),张力PID输出做为车下面以P1D调整器为例,详细说明阅历法的整定步骤⑴让调整器参数积分系数S0=0,实际微分系数k=0,限制系统投入闭环运行,由小到大变更比例系数S1,让扰动信号作阶跃变更,视察限制过程,直到获得满足的限制过程为止⑵取比例系数S1为当前的值乘以
0.83,由小到大增加积分系数SO,同样让扰动信号作阶跃变更,直至求得满足的限制过程3积分系数SO保持不变,变更比例系数S1,视察限制过程有无改善,如有改善则接着调整,直到满足为止否则,将原比例系数S1增大一些,再调整积分系数SO,力求改善限制过程如此反复试凑,直到找到满足的比例系数S1和积分系数SO为止⑷引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD,此时可适当增大比例系数S1和积分系数SO和前述步骤相同,微分时间的整定也需反复调整,直到限制过程满足为止留意仿真系统所采纳的PID调整器与传统的工业PID调整器有所不同,各个参数之间相互隔离,互不影响,因而用其视察调整规律非常便利PID参数是依据限制对象的惯量来确定的大惯量如大烘房的温度限制,一般P可在10以上,1=3-10,D=1左右小惯量如一个小电机带一水泵进行压力闭环限制,一般只用PI限制P=l-10,1=
0.1-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的我供应一种增量式PID供大家参考△U k=Ae k-Be k-1+Ce k-2A=Kpl+T/Ti+Td/TB=Kpl+2Td/TC=KpTd/TT采样周期Td微分时间Ti积分时间用上面的算法可以构造自己的PID算法U K=U K-1+AU K摘自呼喊PID调整方法P参数设置如不能确定比例调整系数P应为多少,请把P参数先设置大些如30%,以避开开机出现超调和振荡,运行后视响应状况再逐步调小,以加强比例作用的效果,提高系统响应的快速性,以既能快速响应,又不出现超调或振荡为最佳I参数设置如不能确定积分时间参数I应为多少,请先把I参数设置大些如1800秒,13600时,积分作用去除系统投运后先把P参数调好,尔后再把I参数逐步往小调,视察系统响应,以系统能快速消退静差进入稳态,而不出现超调振荡为最佳D参数设置如不能确定微分时间参数D应为多少,请先把D参数设置为0,即去除微分作用,系统投运后先调好P参数和I参数,P、I确定后,再逐步增加D参数,加微分作用,以改善系统响应的快速性,以系统不出现振荡为最佳,(多数系统可不加微分作用)PID限制器的参数整定是限制系统设计的核心内容它是依据被控过程的特性确定PID限制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小PID限制器参数整定的方法许多,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,经过理论计算确定限制器参数这种方法所得到的计算数据未必可以干脆用,还必需通过工程实际进行调整和修改二是工程整定方法,它主要依靠工程阅历,干脆在限制系统的试验中进行,且方法简洁、易于驾驭,在工程实际中被广泛采纳PID限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,然后依据工程阅历公式对限制器参数进行整定但无论采纳哪一种方法所得到的限制器参数,都须要在实际运行中进行最终调整与完善现在一般采纳的是临界比例法利用该方法进行PID限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;
(2)仅加入比例限制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,登记这时的比例放大系数和临界振荡周期;
(3)在确定的限制度下通过公式计算得到PID限制器的参数PID参数的设定是靠阅历及工艺的熟识,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小PID限制器参数的工程整定,各种调整系统中P.LD参数阅历数据以下可参昭.J、、、•温度T:P二度~60%,T二度0~600s,D=3-180s压力P:P=力~70%,T=24~180s,书上的常用口诀:从小到大依次查参数整定找最佳,最终再把微分加先是比例后积分,比例度盘要放大曲线振荡很频繁,比例度盘往小扳曲线漂移绕大湾,积分时间往下降曲线偏离回复慢,积分时间再加长曲线波动周期长,液位L:P=20~80%,T=60~300s,流量L:P=40~100%,T=6~60s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志向曲线两个波,前高后低4比1一看二调多分析,调整质量不会低这里介绍一种阅历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依据运行阅历,确定一组调整器参数,并将系统投入闭环运行,然后人为地加入阶跃扰动如变更调整器的给定值,视察被调量或调整器输出的阶跃响应曲线若认为限制质量不满足,则依据各整定参数对限制过程的影响变更调整器参数这样反复试验,直到满足为止阅历法简洁牢靠,但须要有确定现场运行阅历,整定时易带有主观片面性当采纳PID调整器时,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下面以PID调整器为例,详细说明阅历法的整定步骤⑴让调整器参数积分系数80=0,实际微分系数k=0,限制系统投入闭环运行,由小到大变更比例系数S1,让扰动信号作阶跃变更,视察限制过程,直到获得满足的限制过程为止⑵取比例系数S1为当前的值乘以
0.83,由小到大增加积分系数SO,同样让扰动信号作阶跃变更,直至求得满足的限制过程3积分系数SO保持不变,变更比例系数S1,视察限制过程有无改善,如有改善则接着调整,直到满足为止否则,将原比例系数S1增大一些,再调整积分系数SO,力求改善限制过程如此反复试凑,直到找到满足的比例系数S1和积分系数SO为止⑷引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD,此时可适当增大比例系数S1和积分系数SO和前述步骤相同,微分时间的整定也需反复调整,直到限制过程满足为止留意仿真系统所采纳的PID调整器与传统的工业PID调整器有所不同,各个参数之间相互隔离,互不影响,因而用其视察调整规律非常便利PID参数是依据限制对象的惯量来确定的大惯量如大烘房的温度限制,一般P可在10以上,I=3T0,D=l左右小惯量如一个小电机带一水泵进行压力闭环限制,一般只用PI限制P=l-10,1=
0.1-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的我供应一种增量式P1D供大家参考△U k=Ae k-Be k-l+Ce k-2A=Kpl+T/Ti+Td/TB=Kpl+2Td/TC=KpTd/TT采样周期Td微分时间Ti积分时间用上面的算法可以构造自己的PID算法U K=U K-l+AU K摘自呼喊PID调整方法P参数设置如不能确定比例调整系数P应为多少,请把P参数先设置大些如30%,以避开开机出现超调和振荡,运行后视响应状况再逐步调小,以加强比例作用的效果,提高系统响应的快速性,以既能快速响应,又不出现超调或振荡为最佳I参数设置如不能确定积分时间参数I应为多少,请先把I参数设置大些(如1800秒),(13600时,积分作用去除)系统投运后先把P参数调好,尔后再把I参数逐步往小调,视察系统响应,以系统能快速消退静差进入稳态,而不出现超调振荡为最佳D参数设置如不能确定微分时间参数D应为多少,请先把D参数设置为0,即去除微分作用,系统投运后先调好P参数和I参数,P、I确定后,再逐步增加D参数,加微分作用,以改善系统响应的快速性,以系统不出现振荡为最佳,(多数系统可不加微分作用)
1.PID常用口诀参数整定找最佳,从小到大依次查,先是比例后积分,最终再把微分加,曲线振荡很频繁,比例度盘要放大,曲线漂移绕大湾,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,志向曲线两个波,前高后低4比1,
2.一看二调多分析,调整质量不会低
2.PID限制器参数的工程整定,各种调整系统中P.I.D参数阅历数据以下可参照温度T:P=2060%,T=180600s,D=3-180s压力P:P=3070%,T=24~180s,液位L:〜〜〜P=2080%,T=60300s,流量L:P=40~100%,T=660s
3.PID限制的原理〜〜〜和特点在工程实际中,应用最为广泛的调整器限制规律为比例、积分、微分限制,简称PID限制,又称PID调整PID限制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简洁、稳定性好、工作牢靠、调整便利而成为工业限制的主要技术之一当被控对象的结构和参数不能完全驾驭,或得不到精确的数学模型时,限制理论的其它技术难以采纳时,系统限制器的结构和参数必需依靠阅历和现场调试来确定,这时应用PID限制技术最为便利即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID限制技术PID限制,实际中也有PI和PD限制PID限制器就是依据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出限制量进行限制的比例(P)限制比例限制是一种最简洁的限制方式其限制器的输出与输入误差信号成比例关系当仅有比例限制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)积分(I)限制在积分限制中,限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限制系统,假如在进入稳态后存在稳态误差,则称这个限制系统是有稳态误差的或简称有差系统(Systemwith Steady-state Error)为了消退稳态误差,在限制器中必需引入“积分项”0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,它推动限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)限制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差微分(D)限制在微分限制中,限制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变更率)成正比关系自动限制系统在克服误差的调整过程中可能会出现振荡甚至失稳其缘由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,其变更总是落后于误差的变更解决的方法是使抑制误差的作用的变更“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应当是零这就是说,在限制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前须要增加的是“微分项”,它能预料误差变更的趋势,这样,具有比例+微分的限制器,就能够提前使抑制误差的限制作用等于零,甚至为负值,从而避开了被控量的严峻超调所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)限制器能改善系统在调整过程中的动态特性PID限制三个参数的作用PID参数的整定就是合理的选择PID三参数从系统的稳定性、响应速度,超调量和稳态精度等各方面考虑问题,三参数的作用如下
1、比例参数KP的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调整精度随着KP的增大系统的响应速度越快,系统的调整精度越高,但是系统易产生超调,系统的稳定性变差,甚至会导致系统不稳定KP取值过小,调整精度降低,响应速度变慢,调整时间加长,使系统的动静态性能变坏
2、积分作用参数Ti的一个最主要作用是消退系统的稳态误差Ti越大系统的稳态误差消退的越快,但Ti也不能过大,否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象若Ti过小,系统的稳态误差将难以消退,影响系统的调整精度另外在限制系统的前向通道中只要有积分环节总能做到稳态无静差从相位的角度来看一个积分环节就有90的相位延迟,或许会破坏系统的稳定性
3、微分作用参数Td的作用是改善系统的动态性能,其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变更,对偏差变更进行提前预报但Ti不能过大,否则会使响应过程提前制动,延长调整时间,并且会降低系统的抗干扰性能总之PID参数的整定必需考虑在不同时刻三个参数的作用以及相互之间的互联常规PID参数设置指南启动PID参数自整定程序,可自动计算PID参数,自整定胜利率95%,少数自整定不胜利的系统可按以下方法调PID参数P参数设置如不能确定比例调整系数P应为多少,请把P参数先设置大些(如30%),以避开开机出现超调和振荡,运行后视响应状况再逐步调小,以加强比例作用的效果,提高系统响应的快速性,以既能快速响应,又不出现超调或振荡为最佳I参数设置如不能确定积分时间参数I应为多少,请先把I参数设置大些(如1800秒),(13600时,积分作用去除)系统投运后先把P参数调好,尔后再把I参数逐步往小调,视察系统响应,以系统能快速消退静差进入稳态,而不出现超调振荡为最佳D参数设置如不能确定微分时间参数D应为多少,请先把D参数设置为0,即去除微分作用,系统投运后先调好P参数和I参数,P、I确定后,再逐步增加D参数,加微分作用,以改善系统响应的快速性,以系统不出现振荡为最佳,(多数系统可不加微分作用)常规PID参数设置指南启动PID参数自整定程序,可自动计算PID参数,自整定胜利率95%,少数自整定不胜利的系统可按以下方法调PID参数P参数设置如不能确定比例调整系数P应为多少,请把P参数先设置大些(如30%),以避开开机出现超调和振荡,运行后视响应状况再逐步调小,以加强比例作用的效果,提高系统响应的快速性,以既能快速响应,又不出现超调或振荡为最佳I参数设置如不能确定积分时间参数I应为多少,请先把I参数设置大些(如1800秒),(13600Ht,积分作用去除)系统投运后先把P参数调好,尔后再把I参数逐步往小调,视察系统响应,以系统能快速消退静差进入稳态,而不出现超调振荡为最佳D参数设置如不能确定微分时间参数D应为多少,请先把D参数设置为0,即去除微分作用,系统投运后先调好P参数和I参数,P、I确定后,再逐步增加D参数,加微分作用,以改善系统响应的快速性,以系统不出现振荡为最佳,(多数系统可不加微分作用)
1.PID调整器的适用范围PID调整限制是一个传统限制方法,它适用于温度、压力、流量、液位等几乎全部现场,不同的现场,仅仅是PID参数应设置不同,只要参数设置得当均可以达到很好的效果均可以达到
0.1%,甚至更高的限制要求
2.PID参数的意义和作用指标分析P、I、Dy-yP+yi+yd
3.
1.P参数设置名称比例带参数,单位为(%)比例作用定义比例作用限制输出的大小与误差的大小成正比,当误差占量程的百分比达到P值时,比例作用的输出二100%,这P就定义为比例带参数即yp=X100%=X100%=Kp#8226;Err
(1)(其中yP=KP#8226;△、A=SP-PV,取0700%)KP=1/(FS#8226;P)也可以理解成,当误差达到量程乘以P(%)时,比例作用的输出达100%例对于量程为0-1300℃的温控系统,当P设置为10%时,FS乘以P等于130℃,说明当误差达到130℃时,比例作用的输出等于100%,误差每变更1℃,比例作用输出变更
0.79%,若需加大比例作用的调整实力,则需把P参数设置小些,或把量程设置小些详细多少可依据上述方法进行定量计算P二输出全开值/FS#8226;100%P参数越小比例作用越强,动态响应越快,消退误差的实力越强但实际系统是有惯性的,限制输出变更后,实际PV值变更还需等待一段时间才会缓慢变更由于实际系统是有惯性的,比例作用不宜太强,比例作用太强会引起系统振荡不稳定P参数的大小应在以上定量计算的基础上依据系统响应状况,现场调试确定,通常将P参数由大向小调,以能达到最快响应又无超调或无大的超调为最佳参数
2.
2.I参数设置名称积分时间,单位为秒积分作用定义对某一恒定的误差进行积分,令其积分“I”秒后,其积分输出应与比例作用等同,这I就定义为积分时间即Ki JI0Errdt=Ki#8226;I#8226;Err=Kp#8226;Err2Ki=Kp/I3yi=Ki Jt oErr tdt4为什么要引进积分作用呢?前面已经分析过,比例作用的输出与误差的大小成正比,误差越大,输出越大,误差越小,输出越小,误差为零,输出为零由于没有误差时输出为零,因此比例调整不行能完全消退误差,不行能使被控的PV值达到给定值必需存在一个稳定的误差,以维持一个稳定的输出,才能使系统的PV值保持稳定这就是通常所说的比例作用是有差调整,是有静差的,加强比例作用只能削减静差,不能消退静差静差即静态误差,也称稳态误差为了消退静差必需引入积分作用,积分作用可以消退静差,以使被控的PV值最终与给定值一样引进积分作用的目的也就是为了消退静差,使PV值达到给定值,并保持一^羊积分作用消退静差的原理是,只要有误差存在,就对误差进行积分,使输出接着增大或减小,始终到误差为零,积分停止,输出不再变更,系统的PV值保持稳定,PV值等于SP值,达到无差调整的效果但由于实际系统是有惯性的,输出变更后,PV值不会立刻变更,须等待一段时间才缓慢变更,因此积分的快慢必需与实际系统的惯性相匹配,惯性大、积分作用就应当弱,积分时间I就应当大些,反之而然假如积分作用太强,积分输出变更过快,就会引起积分过头的现象,产生积分超调和振荡通常I参数也是由大往小调,即积分作用由小往大调,视察系统响应以能达到快速消退误差,达到给定值,又不引起振荡为准
3.D参数设置名称微分时间,单位为秒定义D是指微分作用的持续时间,是指从微分作用产生时刻起到微分作用衰减到零接近零所花的时间如下图所示为什么要引进微分作用呢?前面已经分析过,不论比例调整作用,还是积分调整作用都是建立在产生误差后才进行调整以消退误差,都是事后调整,因此这种调整对稳态来说是无差的,对动态来说确定是有差的,因为对于负载变更或给定值变更所产生的扰动,必需等待产生误差以后,然后再来渐渐调整予以消退但一般的限制系统,不仅对稳定限制有要求,而且对动态指标也有要求,通常都要求负载变更或给定调整等引起扰动后,复原到稳态的速度要快,因此光有比例和积分调整作用还不能完全满足要求,必需引入微分作用比例作用和积分作用是事后调整即发生误差后才进行调整,而微分作用则是事前预防限制,即一发觉PV有变大或变小的趋势,立刻就输出一个阻挡其变更的限制信号,以防止出现过冲或超调等D越大,微分作用越强,D越小,微分作用越弱系统调试时通常把D从小往大调,详细参数由试验确定如由于给定值调整或负载扰动引起PV变更,比例作用和微分作用确定等到PV值变更后才进行调整,并且误差小时,产生的比例和积分调整作用也小,订正误差的实力也小,误差大时,产生的比例和积分作用才增大因为是事后调整动态指标不会很志向而微分作用可以在产生误差之前一发觉有产生误差的趋势就起先调整,是提前限制,所以刚好性更好,可以最大限度地削减动态误差,使整体效果更好但微分作用只能作为比例和积分限制的一种补充,不能起主导作用,微分作用不能太强,太强也会引起系统不稳定,产生振荡,微分作用只能在P和I调好后再由小往大调,一点一点试着加上去
4.PID综合调试比例作用,积分作用和微分作用的关系是比例作用是主要调整作用,起主导作用积分作用是协助调整作用;微分作用是补偿作用在实际调试时可按以下步骤进行1关掉积分作用和微分作用,先调P即令13600秒,D=0秒,将P由大往小调以达到能快速响应,又不产生振荡为好并需结合量程进行定量估算2P调好后再调I,I由大往小调,以能快速响应,消退静差,又不产生超调为好,或有少量超调也可以I应考虑与系统惯性时间常数相匹配一般I值和惯性时间差不多3P、I调好后,再调D一般的系统D=0,1或2只有部分滞后较大的系统,D值才可能调大些4PID参数修改后,可以少量修改给定值,视察系统的跟踪响应,以推断PID参数是否合适5P值太小,I值太小或D值太大均会引起系统超调振荡6对于个别系统,如加温快降温慢,或升压快降压慢,或液位升得快降得慢等不平衡系统是很难限制的,更难兼顾动态指标,只能将P调大些,I值也调大些,牺牲动态指标来保证稳态指标这是由系统的不行限制特性所确定的,而与PID调整器的性能无关PID菜单内各数值详细调整PID参数的选取假如选用的PID参数不合适,PID调整的结果很可能比二位式调整的结果还差,例如产生幅度很大的连续振荡,产生长时期不能消退的静差,或者是在系统受扰动后不能尽快复原等等,因此,依据被控对象的工况选取合适的PID参数,是用好PID调整仪表的关键在大多数场合,选择P=5%、1二210秒、D=30秒,就能达到较志向的调整效果但对惰性特殊大或加热功率特殊不匹配的系统,就必需另行选取相应的参数
一、PID参数人工整定方法PID参数的设置状况干脆影响系统的调整结果人工整定PID参数,最简洁好用。