PID参数整定省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、1 1PID参数整定u在工程实际中,应用最为广泛调整器控制规律为百分比、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调整。PID控制器问世至今已经有近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主要技术之一。当被控对象结构和参数不能完全掌握,或得不到准确数学模型时,控制理论其它技术难以采取时,系统控制器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经过有效测量伎俩来取得系统参数时,最适适用PID控制技术。第1页2 2PID参数整定uPID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是依据系统误差,利用
2、百分比、积分、微分计算出控制量进行控制。u百分比(P)控制u百分比控制是一个最简单控制方式。其控制器输出与输入误差信号成百分比关系。当仅有百分比控制时系统输出存在稳态误差(Steady-stateerror)。第2页3 3PID参数整定u积分(I)控制u在积分控制中,控制器输出与输入误差信号积分成正比关系。对一个自动控制系统,假如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积分,伴随时间增加,积分项会增大。这么,即便误差很小,积分项也会伴随时
3、间增加而加大,它推进控制器输出增大使稳态误差深入减小,直到等于零。所以,百分比+积分(PI)控制器,能够使系统在进入稳态后无稳态误差。第3页4 4PID参数整定u微分(D)控制u在微分控制中,控制器输出与输入误差信号微分(即误差改变率)成正比关系。自动控制系统在克服误差调整过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是因为存在有较大惯性组件(步骤)或有滞后(delay)组件,含有抑制误差作用,其改变总是落后于误差改变。处理方法是使抑制误差作用改变“超前”,即在误差靠近零时,抑制误差作用就应该是零。第4页5 5PID参数整定u这就是说,在控制器中仅引入“百分比”项往往是不够,百分比项作用仅是放大误差幅值
4、,而当前需要增加是“微分项”,它能预测误差改变趋势,这么,含有百分比+微分控制器,就能够提前使抑制误差控制作用等于零,甚至为负值,从而防止了被控量严重超调。所以对有较大惯性或滞后被控对象,百分比+微分(PD)控制器能改进系统在调整过程中动态特征。第5页6 6PID参数整定u也就是说,偏差存在积分作用就会有输出,它起着消除余差作用,积分作用太强也会引发振荡,太弱会使系统存在余差;微分调整作用动作与偏差改变速度成正比,其效果是阻止被调参数一切改变,有超前调整作用。对滞后大对象有很好效果。但不能克服纯滞后,主要适合用于温度调整。使用微分调整可使系统收敛周期时间缩短,但微分时间太长也会引发振荡。第6页
5、7 7PID参数整定u常规PID参数整定方法主要有两大类,四种方法:1.理论计算整定法2.临界百分比法3.衰减曲线法4.经验试凑法(反应曲线法)第7页8 8PID参数整定uPID控制器参数整定PID控制器参数整定是控制系统设计关键内容。它是依据被控过程特征确定PID控制器百分比系数、积分时间和微分时间大小。PID控制器参数整定方法很多,概括起来有两大类,四种方法:一是理论计算整定法。它主要是依据系统数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到计算数据未必能够直接用,还必须经过工程实际进行调整和修改。第8页9 9PID参数整定u二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统试验中进
6、行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采取。PID控制器参数工程整定方法,主要有临界百分比法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是经过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但不论采取哪一个方法所得到控制器参数,都需要在实际运行中进行最终调整与完善。第9页1010PID参数自整定方法uPID参数自整定方法及实现近年来出现各种DCS系统,普通都含有PID参数自整定功效。仪表在首次使用时,可经过自整定确定系统最正确P、I、D调整参数,实现理想调整控制。在自整定开启前,因为系统在不一样设定值下整定参数值不完全相同,应先将仪表设定值设置在要控制数值上。在开启自整定后,仪表
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