PID参数的如何设定调节

PID参数的如何设定调节　  我是刚刚接触过程控制的一名维护人员,因为以前没搞过,所以不知道如何设定一些仪表的PID参数.PID值的增、减对过程量有什么影响?请问哪里有这方面的书可以参考?还有,一些资料上说的正、反作用是什么意思?请指教!以下是对《PID参数的如何设定调节》：    PID就是比例微积分调节，具体你可以参照自动控制课程里有详细介绍！正作用与反作用在温控里就是当正作用时是加热，反作用是制冷控制。我不知道你指的是什么仪表或其他？    王仁祥：《PID控制简介》　　　　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志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控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控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。　　　　1、开环控制系统　　　　开环控制系统(open-loopcontrolsystem)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。　　　　2、闭环控制系统　　　　闭环控制系统(closed-loopcontrolsystem)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控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(NegativeFeedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。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，它就是一个闭环控制系统。　　　　3、阶跃响应　　　　阶跃响应是指将一个阶跃输入（stepfunction）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。控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，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steady-stateerror)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。　　　　4、PID控制的原理和特点　　　　在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。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控制技术。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的。　　　　比例（P）控制　　　　比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。　　　　积分（I）控制　　　　在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（SystemwithSteady-stateError）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“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，它推动控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)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。　　　　微分（D）控制　　　　在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因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，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。　　　　5、PID控制器的参数整定　　　　PID控制器的参数整定是控制系统的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，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，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控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，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控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)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔(3)在一定的控下通过公式计算得到PID控制器的参数。    PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P\I\D的大小。    PID参数的整定，我不知道该从哪下手？象根据SAMA图好象找不到整定的方法，我也看了一些资料上面有一些什么通用的公式，但是还要根据曲线图和阶跃响应，但是在现实生产中，不容易设定阶跃响应，还有怎么样来判断系统需要什么样的超前或滞后呢？　　请问您，有关于PID参数整定的书吗？    比例I/微分D=2，具体值可根据仪表定，再调整比例带P，P过头，到达稳定的时间长，P太短，会震荡，永远也打不到设定要求。    我也是刚参加工作没多久,PID我也知道,可是设成多少为好我也不知道,我现在都是用仪表的自整定,要不就是原始值.    PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：　　温度T:P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s　　压力P:P=30~70%,T=24~180s,　　液位L:P=20~80%,T=60~300s,　　流量L:P=40~100%,T=6~60s。     书上的常用口诀：　　　　参数整定找最佳，从小到大顺序查　　先是比例后积分，最后再把微分加　　曲线振荡很频繁，比例度盘要放大　　曲线漂浮绕大湾，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　　理想曲线两个波，前高后低4比1　　一看二调多分析，调节质量不会低　　　　可以用MATLAB仿仿，感受一下参数对典型对象动态特性影响        请参考“先进PID控制及其MATLAB仿真”，刘金琨编，电子工业出版社2003年1月版         控制电动阀的开度来达到控制温度是可以的，我个人认为用比例电磁阀替代电动阀完全可以实现PID的控制。因为比例电磁阀有的模拟量输入信号和反馈信号而且具有PID调节功能。　　经过多年的工作经验，我个人认为PID参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。P是解决幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；I是解决动作响应的速度快慢的，I大了响应速度慢，反之则快；D是消除静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间；I在180-240s之间；D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间；I在30-90s之间；D在30以下。    CyboSoft拥有无模型自适应（MFA）控制技术美国专利，开发了多种基于MFA的软硬件产品，包括CyboCon（无模型自适应控制软件），CyboConCE（通用型先进控制仪表），CyboConDragon（先进的微型DCS系统）。　　　　与其它负反馈控制器（自适应或非自适应）一样，MFA根据设定值和过程变量之间的偏差决定如何最好地控制过程。但与传统的过程控制器不同的是，MFA通过前N个采样值来分析偏差的整个趋势。这就使控制器可以观察到过程的动态特性。然而，MFA并不试图通过这种观察来创建过程的固定模型，而是利用神经网络，根据偏差的历史数据直接计算出下一步控制作用。　　　　MFA神经元网络的特点是它的动态特性。通过不断更新加权因子的值，在每一个采样周期后，帮助控制器产生一个自适应控制信号，以达到消除设定值与过程变量之间的偏差的控制目标。　　　　　　公司主要产品CyboCon是基于MFA技术的先进控制软件，是一种“梦想成真”回路控制器。它具有强大的自适应性和鲁棒性，能解决过程控制中非线性、时变、大滞后、耦合等复杂控制问题。　　　　　　CyboCon中拥有多种类型的MFA控制器，适用于不同场合，其中包括：　　　　SISOMFA（标准MFA）－取代PID；　　　　NonlinearMFA（非线性MFA）－控制极端非线性过程；　　　　Anti-delayMFA（抗滞后MFA）－控制大滞后过程；　　　　RobustMFA（鲁棒MFA）－迫使过程变量维持在预定的范围；　　　　FeedforwardMFA（前馈MFA）－抑制可测的扰动；　　　　MFApH－控制pH过程;　　　　Anti-delayMFApH－控制大滞后的pH过程；　　　　Flex-phaseMFA－控制开环振荡过程；　　　　Time-VaryingMFA－控制大惯性、滞后时间不确定的过程。　　　　　　CyboCon具有OPC、DDE、特定API驱动等多种通信连接方式，能方便地与现有的各种DCS、PLC、HMI/SCADA软件相连。CyboCon使用非常简单，无需太多的过程控制专业知识，无需建立数学模型，无需参数调整，即装即用，为过程工业带来十分明显的效益，如保证产品质量、提高产量、降低能耗、安全运行、改善劳动条件等。　　　　　　博软公司MFA产品在各行业已经有所应用，包括：　　》石油化工行业：延迟焦化炉油出口温度，常减压装置，直流注汽锅炉蒸汽干度，pH控制，精馏塔，合成氨氢氮比等方面的控制；　　》冶金钢铁行业：冷轧厂连续加热炉带钢温度、锡层厚度，铝厂回转窑温度、炉窑、制铝过程，钢厂煤气混合配比等方面的控制；　　》电力行业：电厂循环流化床锅炉，巴威燃油启动炉等方面的控制；　　》食品行业：番茄酱热融温度、蒸汽注入消毒过程，蒸发器出水密度、废水液位等方面的控制；　　》玻璃制造行业：晶体管道成型，熔炉等方面的控制；　　》轮胎制造、航天风洞试验装置、半导体制造、大学实验室、日用品及化妆用品制造等。　　　　　　详细介绍请浏览博软公司中文网页。HYPERLINK"http://www.cybosoft.com.cn/"\t"_blank"http://www.cybosoft.com.cn/　　　　博软自动化技术（上海）有限公司是美国通控集团博软公司（CyboSoft,GeneralCybernationGroupInc.）在上海设立的全资子公司，致力于在工业领域推广无模型自适应（MFA）控制技术，是先进控制解决的供应商。　　    请教一下我的PID参数继电型自整定方案问题出在那里？　　　　PID参数自整定方案中继电型自整定的是最容易在单片机实现的。由于我的数学功底蒸发的恐怕仅剩下基本数字了，所以只好是拿来主义，可是在读了多篇文章后仍然没有找到完整且准确的答案。特在这里向诸位大侠讨教。　　我先简单描述一些我的基本方法，以避免我对于文献的理解错误。SV=设定值,PV=测量值　　例如SV=200℃从冷态开始PV=25℃：　　1。由于SV-PV>0所以使控温继电器吸合，开始加热，温度逐渐升高。　　2。当上升到SV=PV<0时，使控温继电器断开，由于温度相应的滞后性这时的温度一般并不会立刻下降而是继续上升一会后才开始下降。　　3。当下降到SV-PV>0时，使控温继电器吸合，开始加热，但同样的原因温度还会继续下降一会然后才会逐渐升高。　　4。反复如上的步骤几个循环，目的是为找到稳定的振荡波形。一般情况下，第一个波峰由于从冷态开始上冲太大不予采信，第一个波谷也同样误差较大被排除。　　5。可以从第二个波峰开始记录第一个最高温度，同时为记录时间清零时间计数器。　　6。从第二个波谷开始记录第一个最低温度，同时读取时间计数器以得到这个振荡波形的周期值(注意是T/2)。　　7。有了波峰温度，波谷温度，振荡周期就可以计算出PID数值了。　　8。I和D最简单，I＝T(振荡波形的周期),而D=I/4。这两个数据在我所有的两种样机中都是相同的。　　9。我的问题就在这P里，按趋势，P=(波峰温度－波谷温度)*k。但是这个k，在两种样机中实测得的不相同；分别大约是2和4，而我根据文献推导出的却是1.309。差距太大了！(当然这里的P的含义是比例带，用温度℃表示)　　　　我在《新型PID控制及其应用》P.230看到的公式是：　　控制增益Kc=4d/PI*A　　式中：d＝控制功率变化幅度＝50%，PI=3.14...，A＝振幅＝(波峰温度－波谷温度)/2)　　根据经验公式Kp=0.6Kc和P＝1/Kp计算出比例度P　　而P＝1/Kp＝1/(0.6*4d/PI*A)=A*PI/2.4/0.5=2.618A,而振幅A＝(波峰温度－波谷温度)/2　　整理后：P=1.309*(波峰温度－波谷温度)　　　　请大侠帮助我看看问题出在那里，到底是谁的正确！谢谢。　　    在很多情况下理论和实际是不同的，我们的目的就是让控制达到稳定，只要最终能达到控制指标就可以了，我在实际工作中曾遇到很多问题，他们用理论是讲不同的，甚至用理论讲我们的控制参数是完全错误的。不过我也想能通过各位同行得到更多的控制参数理论计算方法。谢谢！       PID参数的整定关键在于系统，在熟练掌握PID功能的前提下，必须对你所要控制的被控对象的特性有一定的了解才会得到理想的效果我认为这是关键，如果只是把控制仪表放在那儿，单独的看PID这是没有任何意义的，不同的工艺和被控对象必须对检测、调节器、执行机构有适当的安置才是正确的。    我的做法:以压力调节为例　　按4:1的衰减比进行整定.改变设定值,然后根据压力记录曲线和调节阀反应的跟进速度,选择P,需要快速跟踪,P小一些,反之,可适当大些,使调节阀跟踪速度适中,并且压力不产生太大的波动;再加入I,以减小偏差,如果要求不高的话,此法比较简单.　　对调节器来讲:正作用指,来自被控量的输入信号减小,调节器输出反而增加.对阀门来说:正作用指:控制信号增加,阀门关闭.    PID参数的如何整定　　现在对于过程控制系统中常用的反馈控制仪表，关键的P、I、D的整定给出简要的说明如下：　　P（比例）：该功能一般用于均匀控制（此时不用I、D），如罐的液位控制在40~70%的范围内，勿需稳定在某恒定值上。I（积分）：该功能一般定值控制使变量参数稳定在某恒定值，消除偏差。D（微分）：该功能一般用于被控对象的时间特性大，如温度，有时长达数分钟，起到超前控制的作用，一旦有扰动，立即加大去调节阀信号的幅度，故有超前控制之说。　　一般的流量、压力、液位控制回路常选用P、I功能，而温度控制常选用P、I、D功能。P、I、D的参数范围：以横河系统为例，P：6.3~999.9%，P值选得越大就意味着回路的放大倍数越小，亦即在某一偏差存在的状态下，P值大，其MV的变化量就小。I：1~9999秒，I选用的数值意味着其放大倍数小。D：0~9999秒，D选用的数值意味着其放大倍数增大。　　HYPERLINK"http://bbs.gongkong.com/userdetail.asp?username=tsiqi"\o"查看用户详细信息、留言、加为好友、用户专集"\t"_blank"siqi：HYPERLINK"http://www.gongkong.com/user/quote.asp?id=195808"e_id=413269"\t"_blank"引用　　HYPERLINK"http://www.gongkong.com/user/admin/message/friend_add.asp?friendname=tsiqi"\t"_blank"加为好友　　HYPERLINK"http://www.gongkong.com/user/admin/message/send2.asp?receiver=tsiqi"\t"_blank"发送留言　　2005-4-1514:14:00    emc806：　　2004-4-2618:57:00　　　　请教一下我的PID参数继电型自整定方案问题出在那里？　　　　　　　　PID参数自整定方案中继电型自整定的是最容易在单片机实现的。由于我的数学功底蒸发的恐怕仅剩下基本数字了，所以只好是拿来主义，可是在读了多篇文章后仍然没有找到完整且准确的答案。特在这里向诸位大侠讨教。　　　　我先简单描述一些我的基本方法，以避免我对于文献的理解错误。SV=设定值,PV=测量值　　　　例如SV=200℃从冷态开始PV=25℃：　　　　1。由于SV-PV>0所以使控温继电器吸合，开始加热，温度逐渐升高。　　　　2。当上升到SV=PV<0时，使控温继电器断开，由于温度相应的滞后性这时的温度一般并不会立刻下降而是继续上升一会后才开始下降。　　　　3。当下降到SV-PV>0时，使控温继电器吸合，开始加热，但同样的原因温度还会继续下降一会然后才会逐渐升高。　　　　4。反复如上的步骤几个循环，目的是为找到稳定的振荡波形。一般情况下，第一个波峰由于从冷态开始上冲太大不予采信，第一个波谷也同样误差较大被排除。　　　　5。可以从第二个波峰开始记录第一个最高温度，同时为记录时间清零时间计数器。　　　　6。从第二个波谷开始记录第一个最低温度，同时读取时间计数器以得到这个振荡波形的周期值(注意是T/2)。　　　　7。有了波峰温度，波谷温度，振荡周期就可以计算出PID数值了。　　　　8。I和D最简单，I＝T(振荡波形的周期),而D=I/4。这两个数据在我所有的两种样机中都是相同的。　　　　9。我的问题就在这P里，按趋势，P=(波峰温度－波谷温度)*k。但是这个k，在两种样机中实测得的不相同；分别大约是2和4，而我根据文献推导出的却是1.309。差距太大了！(当然这里的P的含义是比例带，用温度℃表示)　　　　　　　　我在《新型PID控制及其应用》P.230看到的公式是：　　　　控制增益Kc=4d/PI*A　　　　式中：d＝控制功率变化幅度＝50%，PI=3.14...，A＝振幅＝(波峰温度－波谷温度)/2)　　　　根据经验公式Kp=0.6Kc和P＝1/Kp计算出比例度P　　　　而P＝1/Kp＝1/(0.6*4d/PI*A)=A*PI/2.4/0.5=2.618A,而振幅A＝(波峰温度－波谷温度)/2　　　　整理后：P=1.309*(波峰温度－波谷温度)　　　　　　　　请大侠帮助我看看问题出在那里，到底是谁的正确！谢谢。　　　　这是以前的老问题，我现在也遇见同样的问题，希望各位前辈给予指导和帮助。。谢谢