PID引數整定方法

2·2　用試湊法確定pid控制器引數

試湊法就是根據控制器各引數對系統效能的影響程度,邊觀察系統的執行,邊修改引數,直到滿意為止。

一般情況下,增大比例係數kp會加快系統的響應速度,有利於減少靜差。但過大的比例係數會使系統有較大的超調,並產生振盪使穩定性變差。減小積分係數ki將減少積分作用,有利於減少超調使系統穩定,但系統消除靜差的速度慢。

增加微分係數kd有利於加快系統的響應,是超調減少,穩定性增加,但對干擾的抑制能力會減弱。在試湊時,一般可根據以上引數對控制過程的影響趨勢,對引數實行先比例、後積分、再微分的步驟進行整定。

2·2·1　比例部分整定。

首先將積分係數ki和微分係數kd取零,即取消微分和積分作用,採用純比例控制。將比例係數kp由小到大變化,觀察系統的響應,直至速度快,且有一定範圍的超調為止。如果系統靜差在規定範圍之內,且響應曲線已滿足設計要求,那麼只需用純比例調節器即可。

2·2·2　積分部分整定。

如果比例控制系統的靜差達不到設計要求,這時可以加入積分作用。在整定時將積分係數ki由小逐漸增加,積分作用就逐漸增強,觀察輸出會發現,系統的靜差會逐漸減少直至消除。反覆試驗幾次,直到消除靜差的速度滿意為止。

注意這時的超調量會比原來加大,應適當的降低一點比例係數kp。

2·2·3　微分部分整定。

若使用比例積分(pi)控制器經反覆調整仍達不到設計要求,或不穩定,這時應加入微分作用,整定時先將微分係數kd從零逐漸增加,觀察超調量和穩定性,同時相應地微調比例係數kp、積分係數ki,逐步使湊,直到滿意為止

2·3　擴充臨界比例度法

這種方法適用於有自平衡的被控物件,是模擬系統中臨界比例度法的擴充。其整定步驟如下:

(1)選擇乙個足夠短的取樣週期t。所謂足夠短,就是取樣週期小於物件的純之後時間的1 /10。

(2)讓系統作純比例控制,並逐漸縮小比例度 ( =1/kp)是系統產生臨界振盪。此時的比例度和振盪週期就是臨界比例度 k和臨界振盪週期tk。

(3)選定控制度。所謂控制度,就是以模擬調節器為基準,將系統的控制效果與模擬調節器的控制效果相比較,其比值即控制度。

對於電機快速跟隨調節，一般採用pd控制演算法，積分項的加入會導致系統的滯後，使得電機無法做到快速跟隨運動。此外電機為一階慣性環節為。小車的傳遞函式為 t1和t2為小車兩電機的時間常數。