由入門到精通----吃透pid2.0版(原創(chuàng)連載)

1、參數(shù)整定找最佳，參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查。從小到大順序查。先是比例后積分，先是比例后積分，最后再把微分加。最后再把微分加。曲線振蕩很頻繁，曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大。比例度盤要放大。曲線漂浮繞大彎，曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳。比例度盤往小扳。曲線偏離回復(fù)慢，曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降。積分時(shí)間往下降。曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)。積分時(shí)間再加長(zhǎng)。曲線振蕩頻率快，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)。先把微分

2、降下來(lái)。動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢，動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)。理想曲線兩個(gè)波，理想曲線兩個(gè)波，前高后低四比一。前高后低四比一。一看二調(diào)多分析，一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。我們要收集的曲線有：我們要收集的曲線有：1)設(shè)定值。作為比較判斷依據(jù)；2)被調(diào)量波動(dòng)曲線。3)PID輸出。就這么簡(jiǎn)單，如果是串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，我們還要收集：4)副調(diào)的被調(diào)量曲線；5)PID輸出曲線。第二章第二章PIDPID參數(shù)整定參數(shù)整定上一章

3、簡(jiǎn)單介紹了自動(dòng)調(diào)節(jié)的發(fā)展歷程。搞自動(dòng)的人，許多人對(duì)如何整定PID參數(shù)感到比較迷茫。課本上說(shuō)：整定參數(shù)的方法有理論計(jì)算法理論計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)試湊法經(jīng)驗(yàn)試湊法兩種。理論計(jì)算法需要大量的計(jì)算，對(duì)于初學(xué)者和數(shù)學(xué)底子薄弱的人會(huì)望而卻步，并且計(jì)算效果還需要進(jìn)一步的修改整定，至今還有人在研究理論確認(rèn)調(diào)節(jié)參數(shù)地方法。所以，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，理論計(jì)算法比較少。經(jīng)驗(yàn)試湊法最廣為人知的就是第一章提到的整定口訣了。該方法提供了一個(gè)大致整定的方向形性思路。當(dāng)時(shí)整定參

4、數(shù)，需要兩只眼睛盯著數(shù)據(jù)看，不斷地思考琢磨。上世紀(jì)90年代的時(shí)候，我就曾經(jīng)面對(duì)著I型和II型儀表，就這么琢磨。如果是調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)的系統(tǒng)，比如汽溫控制，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。科學(xué)發(fā)展到了今天，DCS應(yīng)用極其普遍，趨勢(shì)圖收集極其方便。對(duì)于單個(gè)儀表，也大都有趨勢(shì)顯示功能。所以，我們完全可以借助趨勢(shì)圖功能，進(jìn)行參數(shù)整定。我們可以依靠分析比例、積分、微分的基本性質(zhì)，判讀趨勢(shì)圖中，比例、積分、微分的基本曲線特征，從而對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定。這個(gè)方法雖然基

5、本等同于經(jīng)驗(yàn)試湊法，但是它又比傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)試湊法更快速更直觀的，更容易整定。因而，我把這種依靠對(duì)趨勢(shì)圖的判讀，整定參數(shù)的辦法，稱之為：趨勢(shì)讀定法趨勢(shì)讀定法。趨勢(shì)讀定法三要素：設(shè)定值、被調(diào)量、輸出。三個(gè)曲線缺一不可。串級(jí)系統(tǒng)參照這個(gè)執(zhí)行。這個(gè)所謂的趨勢(shì)讀定法，其實(shí)早就被廣大的自動(dòng)維護(hù)人員所掌握，只是有些人的思考還不夠深入，方法還不夠純熟。這里我把它總結(jié)起來(lái)，大家一起思考。這個(gè)東西看著新鮮，其實(shí)一點(diǎn)都不高深，上過(guò)初中的人，只要受過(guò)嚴(yán)格訓(xùn)練，都

6、可以成為整定參數(shù)的好手。什么？初中生理解積分微分的原理么？恩，初中生沒(méi)有學(xué)過(guò)微積分，可是一旦你給他講清楚微積分的物理意義，然后認(rèn)真訓(xùn)練判斷曲線的習(xí)慣和能力，完全可以掌握好PID的參數(shù)整定?？喙Ψ蜻€要花的。必須要經(jīng)過(guò)比較嚴(yán)格的訓(xùn)練。怎么才算受過(guò)嚴(yán)格訓(xùn)練呢？我不了解別人是怎么訓(xùn)練的，我只根據(jù)我自己理解的情況，把我認(rèn)為正確的理解給大家講述一下。咱既然說(shuō)了，初中生都可以理解，那么咱依舊避免降，輸出曲線就下降。兩者趨勢(shì)完全一樣。4)對(duì)于負(fù)作用的調(diào)

7、節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量曲線和輸出曲線相對(duì)。波動(dòng)周期完全一致。5)只要被調(diào)量變化，輸出就變化；被調(diào)量不變化，不管靜態(tài)偏差有多大，輸出也不會(huì)變化。上面5條推論很重要，請(qǐng)大家牢牢記住。記住不記住其實(shí)沒(méi)有關(guān)系，只要你能把它溶化在你的思想里也行。溶化了么？那我出幾個(gè)思考題：1)被調(diào)量回調(diào)的時(shí)候，輸出必然回調(diào)么？2)被調(diào)量不動(dòng)，設(shè)定值改變，輸出怎么辦？3)存在單純的比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)么？4)純比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)消除靜差么？第一條回答：是。第二條回答：相當(dāng)于被調(diào)量朝相

8、反方向改變。你想啊，調(diào)節(jié)器的輸出等于輸入偏差乘以一個(gè)系數(shù)，設(shè)定值改變就相當(dāng)于設(shè)定值不變被調(diào)量突變，對(duì)吧。第三條回答：是。在電腦出現(xiàn)之前，還沒(méi)有DCS，也沒(méi)有集中控制系統(tǒng)。為了節(jié)省空間和金錢，對(duì)于一些最簡(jiǎn)單的有自平衡能力的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比如水池水位，就用一個(gè)單純的比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)完成調(diào)節(jié)。第四條回答：否。單純的比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以讓系統(tǒng)穩(wěn)定，可是他沒(méi)有辦法消除靜態(tài)偏差。那么怎么才能消除靜態(tài)偏差呢？依靠積分調(diào)節(jié)作用。為了便于理解，咱們把趨勢(shì)圖畫出來(lái)分析

9、。見(jiàn)圖2：比例作用下的調(diào)節(jié)曲線。圖中，假設(shè)被調(diào)量偏高時(shí)，調(diào)門應(yīng)關(guān)小，即PID為負(fù)作用。在定值有一階躍擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器輸入偏差為－△e。此時(shí)Tout也應(yīng)有一階躍量△e（1δ），然后被調(diào)量不變。經(jīng)過(guò)一個(gè)滯后期t2，被調(diào)量開始響應(yīng)Tout。因?yàn)楸徽{(diào)量增加，Tout也開始降低。一直到t4時(shí)刻，被調(diào)量開始回復(fù)時(shí)，Tout才開始升高。兩曲線雖然波動(dòng)相反，但是圖形如果反轉(zhuǎn)，就可以看出是相似形。2323I純積分作用趨勢(shì)圖的特征分析純積分作用趨勢(shì)圖的特征分

10、析I就是積分作用。一句話簡(jiǎn)述：如果調(diào)節(jié)器的輸如偏差不等于零，就讓調(diào)節(jié)器的輸出按照一定的速度一直朝一個(gè)方向累加下去。積分相當(dāng)于一個(gè)斜率發(fā)生器。啟動(dòng)這個(gè)發(fā)生器的前提是調(diào)節(jié)器的輸如偏差不等于零，斜率的大小與兩個(gè)參數(shù)有關(guān)：輸入偏差的大小、積分時(shí)間。在許多調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，規(guī)定單純的比例作用是不存在的。它必須要和比例作用配合在一起使用才有意義。我不知道是不是所有的系統(tǒng)都有這么一個(gè)規(guī)定，之所以說(shuō)是個(gè)規(guī)定，是因?yàn)?，從原理上講，純積分作用可以存在，但是很可能