pid調(diào)節(jié)參數(shù)整定的方法有哪些？有哪些小妙招？

在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)該公司不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制的。

PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定的方法有以下幾種：

經(jīng)驗(yàn)整定法：這種方法主要基于操作人員對系統(tǒng)的了解和經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行參數(shù)整定。通過觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線或波形，操作人員可以大致確定比例增益、積分時間和微分時間等參數(shù)。這種方法主要適用于簡單的控制系統(tǒng)，但對于復(fù)雜的系統(tǒng)可能不太適用。

臨界比例度法：通過將系統(tǒng)在純比例作用下運(yùn)行，逐漸減小比例度，直到出現(xiàn)4:1衰減振蕩，此時的振蕩周期就是臨界周期，而比例度就是4:1衰減比例度。然后根據(jù)臨界比例度和臨界周期，可以計算出調(diào)節(jié)器的比例增益和積分時間常數(shù)。這種方法適用于對控制精度要求較高的系統(tǒng)。

衰減曲線法：在純比例作用下運(yùn)行系統(tǒng)，逐漸減小比例度，同時記錄系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，直到出現(xiàn)4:1衰減振蕩。通過測量兩個相鄰?fù)虿ǚ逯g的距離，可以確定4:1衰減操作周期。然后根據(jù)此比例度和周期，可以計算出調(diào)節(jié)器的比例增益和積分時間常數(shù)。這種方法需要一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技巧，但精度較高。

參考模型法：這種方法需要建立一個參考模型，該模型可以根據(jù)系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)來自動整定PID參數(shù)。參考模型可以根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行定制，以便更好地適應(yīng)系統(tǒng)的控制需求。這種方法需要一定的計算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)建模能力。

以下是一些小妙招：

對于PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，可以先將積分時間和微分時間設(shè)置為零，然后逐漸增加比例增益，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，直到出現(xiàn)穩(wěn)定的等幅振蕩。此時的比例增益就是最佳的比例增益。

在確定比例增益后，可以逐漸增加積分時間，同時觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，直到振蕩消失并且系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。此時的積分時間就是最佳的積分時間。

最后，可以根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線來確定微分時間。微分時間的最佳值是當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，最后一個峰值與第一個峰值之間的時間間隔。

對于一些具有非線性特性的系統(tǒng)，可以先將調(diào)節(jié)器設(shè)置為比例調(diào)節(jié)模式，然后逐漸增加比例增益，直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩。此時的比例增益就是最佳的比例增益。

在確定比例增益后，可以逐漸增加積分時間，同時觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，直到振蕩消失并且系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。此時的積分時間就是最佳的積分時間。

最后，可以根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線來確定微分時間。微分時間的最佳值是當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，最后一個峰值與第一個峰值之間的時間間隔。

在進(jìn)行PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定時，需要注意不要過度調(diào)節(jié)，以免對系統(tǒng)造成損害。調(diào)節(jié)過程應(yīng)該逐步進(jìn)行，每次只改變一個參數(shù)，觀察系統(tǒng)響應(yīng)的變化情況。

調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定應(yīng)該考慮到系統(tǒng)的滯后特性。對于一些具有滯后特性的系統(tǒng)，可以適當(dāng)?shù)卦黾臃e分時間和微分時間來改善系統(tǒng)的響應(yīng)性能。

在進(jìn)行PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定時，需要注意不要將積分時間和微分時間設(shè)置得過小，以免造成系統(tǒng)的過度振蕩。

對于一些具有非線性特性的系統(tǒng)，可以嘗試采用非線性控制策略，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等來改善系統(tǒng)的控制性能。