|  客服中心  |  合作联系
搜刊网
论文下载
您当前位置
首页 > 论文下载 > 机械与建筑工程 > PID参数整定和优化
PID参数整定和优化
来源:互联网 sk006 | 吴振阔 张 亮
【分  类】 机械与建筑工程
【关 键 词】
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  摘 要:介绍PID参数控制的原理与对控制过程的影响。了解常用的PID参数整定方法,并通过对比讨论生产过程中易于实现控制的工程整定方法.通过用该方法对我厂的控制参数进行整定试验,得到了很好的参数控制效果,为实现工艺参数的平稳控制提供了参考.

  关键词: PID 控制 整定 对比 试验

  中图分类号:TP229 文献标志码:B

  0 引言

  在工业过程控制中,95 %以上的控制回路具有PID 结构。PID 控制器被广泛应用主要是因为它结构简单、在实际中容易被理解和实现,而且许多高级控制都是以PID 控制为基础。合理的PID参数设置可以使工艺参数控制平稳,可以防止压力控制系统安全阀起跳、防止液位控制系统抽空或液位溢出、防止温度控制系统波动过大影响设备性能和产品品质,在保证安全、产品质量的同时起到节能降耗和实现环境友好型企业等多种作用。

  1 PID对控制器的影响

  PID控制,实际中也有PI和PD控制。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,使自动控制系统在干扰作用下能平稳的运行。

  为了能更清楚地表示出制动控制系统的模型,我们看控制器控制作用图示:

  上图即为连续一时间PID控制系统。图中,D(s)为控制器。在PID控制系统中,D(s)完成PID控制规律,称为PID控制器。

  实际应用中,可以根据受控对象的特性和控制的性能要求,灵活地采用不同的控制组合,构成:

  (1)比例(P)控制器 :

  (2)比例+积分(PI)控制器:

  (3)比例+积分+微分(PID)控制器:

  式中 ——比例放大系数( =100/ );

  ——积分时间I;

  ——微分时间D。

  比例控制能迅速反应误差,从而减小稳态误差。但是,比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的加大,会引起系统的不稳定。积分控制的作用是,只要系统有误差存在,积分控制器就不断地积累,输出控制量,以消除误差。因而,只要有足够的时间,积分控制将能完全消除误差,使系统误差为零,从而消除稳态误差。积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现振荡。微分控制可以减小超调量,克服振荡,使系统的稳定性提高,同时加快系统的动态响应速度,减小调整时间,从而改善系统的动态性能。

  2 PID参数整定优化

  控制器的整定方法很多,主要有两大类,一类是理论计算的方法,另一类是工程整定法。

  理论计算的方法是根据已知的广义对象特性及控制质量的要求,通过理论计算出控制器的最佳参数。这种方法由于比较繁琐、工作量大,计算结果有时与实际情况不甚符合,故在工程实践中长期没有得到推广和应用。

  工程整定法是在已经投用的实际控制系统中,通过试验或探索,来确定控制器的最佳参数。这种方法是工艺技术人员在现场经常遇到的。常用的工程整定法有临界比例度法、衰减曲线法和经验试凑法等。

  2.1 临界比例度法

  它是先通过试验得到临界比例度和临界周期,然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。具体作法如下。

  在闭环的控制系统中,先将控制器变为纯比例作用,即将积分时间放到无限大,微分时间放到零上,在干扰作用下,从大到小逐渐改变控制器的比例度,直至系统产生等幅振荡(即临界振荡),这时的比例度叫临界比例度,周期为临界振荡周期,然后按下表计算出控制器的个参数正定数值。

  临界比例度法参数计算公式表

  控制作用

  比例度/%

  积分时间/min

  控制作用

  比例度/%

  积分时间/min

  微分时间/min

  比例

  比例+积分

  2

  2.2

  0.85

  比例+微分

  三种作用

  1.8

  1.7

  0.5

  0.1

  0.125

  2.2 衰减曲线法

  衰减曲线法是通过使系统产生衰减震荡来整定控制器的参数值的, 在闭环的控制系统中,先将控制器变为纯比例作用,并将比例度预置在较大的数值上。在达到稳定后,用改变给定值的办法加入阶跃干扰,观察被控变量记录曲线的衰减比,然后从大到小改变比例度,直至出现4:1衰减比,记下此时的比例度,从曲线上得到衰减周期。

  然后根据下表中的经验公式,求出控制器的参数整定值:

  控制作用

  /%

  /min

  /min

  比例

  比例+积分

  1.26

  0.5

  比例+积分+微分

  0.8

  0.3

  0.1

  有的过程,4:1衰减仍嫌振荡过强,可采用10:1衰减曲线法。

  2.3 经验试凑法

  经验试凑法是长期的生产实践中总结出来的一种整定方法,它是根据经验先将控制器参数放在一个数值上,直接在闭环的控制系统中,通过改变给定值施加干扰,在记录以上观察过渡过程曲线,运用、、对过渡过程的影响为指导,按照规定顺序,对比例度、积分时间和微分时间逐个整定,直到获得满意的过渡过程为止。

  整定的步骤有以下两种:

  (1)先用存比例作用进行试凑,待过渡过程已基本稳定并符合要求后,再加积分作用消除余差,最后加入微分作用是为了提高控制质量。按此顺序观察过渡过程曲线进行整定工作。

  (2)经验试凑法还可以按下列步骤进行:先按下表中给出的范围把定下来,如果引入微分作用,可取,然后对进行试凑,凑试步骤与前一方法相同。

  控制器参数的经验数据表

  控制对象

  /%

  /min

  /min

  流量

  温度

  压力

  液位

  40 100

  20 60

  30 70

  20 80

  0.3 1

  3 10

  0.4 3

  0.5 3

  注释: 温度对象容量滞后较大,参数受干扰后变化迟缓,应小,要长,一般需要加微分;

  经验试凑法的特点是方法简单,适用于各种控制系统,因此应用非常广泛。但是此法主要是靠经验,在缺乏实际经验或过度过程本身较慢时,往往较为浪费时间,可以用优选法,使每次参数改变的大小和方向都有一定的目的性。

  值得注意的是,对于同一系统,不同的人采用经验试凑法整定,可能得到不同的参数值,这是由于对每条曲线的看法,有时会因人而异,没有一个很明确的判断标准,而且不同的参数匹配有时会使所得过度过程衰减情况极为相近。

  3 参数整定研究

  临界比例度法对于临界比例度很小的系统不适用。因为临界比例度很小,则控制器的输出的变化一定很大,被调参数容易超出允许的范围,影响生产的正常进行。临界比例度法是要使系统达到等幅振荡后,才能找出和,对于工艺上不允许产生等幅振荡的系统本方法亦不实用。

相关推荐
热门期刊
现代教育科学《现代教育科学》
《现代教育科学》杂志,于2007年经国家新闻出版总署批准正式创刊,CN:22-1339/G4,本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:高等教...
妇产与遗传(电子版)《妇产与遗传(电子版)》
《妇产与遗传》杂志,于2011年经国家新闻出版总署批准正式创刊,CN:11-9305/R,本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:论著、综...
甘肃中医学院学报《甘肃中医学院学报》
《甘肃中医学院学报》是由甘肃省教育厅主管、甘肃中医学院主办、国内外公开发行的中医药综合性学术刊物。学报创刊于1984年,是《CAJ-CD规范》执行期刊,中国高校科...
新课程学习(上)《新课程学习(上)》
《新课程学习(上)》杂志是经国家新闻出版总署批准的教育类学术期刊,主要围绕教学改革和实践方面的问题进行探讨和研究,是一份教育工作者教育教学的指导刊物和基础...
广东经济管理学院学报《广东经济管理学院学报》
《广东经济管理学院学报》(双月刊)1986年创刊。本刊坚持为社会主义服务的方向,坚持以马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导,贯彻“百花齐放、百家争鸣”和...
中国出版《中国出版》
《中国出版》杂志,于1978年经国家新闻出版总署批准正式创刊,CN:11-2807/G2,本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:法制空间...
友情链接
中教杯 国家新闻出版总署 中国知网 万方数据 维普网 中国科学院 中国国家图书馆 央视英文版 中国留学网 中青网 中国国家人才网 中国经济网 中国日报网 中国新闻网 中国学术期刊网
关于我们
平台简介
诚聘英才
企业文化
竞争优势
版权信息
服务条款
客服承诺
常见问题
版权声明
合作加盟
期刊加盟
广告服务
联系我们
网站导航
期刊大全
论文下载
课题申报
学术会议
编辑QQ
编辑联络
2007-2023
中文学术期刊检索机构
bianjibu777@qq.com
联系我们

版权所有©2007- 2023 中国学术期刊网(qikanw.com) All Rights Reserved 京ICP备2021008252号
本站是学术论文网络平台,若期刊网有侵犯您的版权,请及时与期刊网客服取得联系,联系信箱: bianjibu777@qq.com    
中国学术期刊网