Ziegler-Nichols参数整定控制器步骤与方法
衰减曲线法整定pid参数
衰减曲线法整定pid参数
衰减曲线法（Ziegler-Nichols 方法）是一种经典的 PID 参数整定方法。
该方法
的基本思路是通过实验方法得到系统的临界增益和临界周期，并根据这些参数计算出适当的 PID 参数，以使系统稳定。
步骤：
1.首先设定一个较大的比例增益，使系统出现持续的振荡；
2.测量振荡周期T及振幅A，并计算出临界周期Tc和临界增益Kc，其中Kc
即为出现持续振荡时比例增益的大小；
3.根据实验结果，选择合适的 PID 控制器类型（P、PI、PD、PID）；
4.根据经验公式计算出 PID 参数Kp、Ki、Kd，公式如下：
- P型控制器：Kp=0.5Kc
- PI型控制器：Kp=0.45Kc，Ti=0.85Tc
- PD型控制器：Kp=0.8Kc，Td=0.1Tc
- PID型控制器：Kp=0.6Kc，Ti=0.5Tc，Td=0.125Tc
5.进行实验验证，如果系统稳定则参数整定成功，否则需要调整参数，并重复
以上步骤直到系统稳定。
需要注意的是，衰减曲线法在实际应用中存在一些局限性，例如无法应用于开
环不稳定或过于非线性的系统中。
此外，该方法的参数整定结果也不一定是最优的，因此需要结合实际应用场景进行参数调整。
ziegler-nichols整定法参数求解
ziegler-nichols整定法参数求解使用Ziegler-Nichols整定法的目的是确定控制器的参数，以达到系统稳定并能快速响应外部变化的要求。
该方法是描述性整定方法中最为简单和常用的一种方法。
在本文中，我们将一步一步回答有关Ziegler-Nichols 整定法参数求解的问题。
第一步：系统识别首先，我们需要识别被控对象的动态特性。
这可以通过施加一个阶跃输入信号（例如单位阶跃函数）来实现。
记录输出信号的响应，并使用数据分析工具来确定系统的传递函数。
传递函数通常被表示为开环传递函数（OLTF）。
第二步：确定临界增益（Critical Gain）接下来，我们要找到系统的临界增益。
这是指当控制系统的增益达到一定水平时，系统开始发生震荡或振荡的状态。
在Ziegler-Nichols整定法中，我们观察系统的震荡频率，并记录下来。
然后，我们通过调整控制器增益来寻找临界增益。
临界增益通常被表示为K_u。
第三步：计算比例增益（Proportional Gain）在Ziegler-Nichols整定法中，比例增益（K_p）是通过临界增益的一种推导公式来确定的。
具体而言，当控制器增益为临界增益的一半时，我们可以得到比例增益。
即：K_p = 0.5 * K_u。
第四步：计算积分时间（Integral Time）积分时间（T_i）也可以通过临界增益的一种公式来计算。
在Ziegler-Nichols整定法中，T_i等于临界增益的L型曲线与水平轴交点之间的时间。
通常，我们可以通过观察系统的动态响应曲线来估计这个时间。
第五步：计算微分时间（Derivative Time）微分时间（T_d）同样可以通过临界增益的一个公式来计算。
在Ziegler-Nichols整定法中，T_d等于临界增益的L型曲线达到最大值时所对应的时间。
与积分时间一样，我们可以通过观察系统的动态响应曲线来估计这个时间。
第六步：测试和修正一旦我们确定了比例增益、积分时间和微分时间，我们可以将它们应用于控制器，并对系统进行测试和调整。
ziegler-nichols整定法参数求解 -回复
ziegler-nichols整定法参数求解-回复在控制系统中，为了实现系统的稳定性，需要对控制器进行参数调整。
其中一种常用的方法是Ziegler-Nichols整定法。
本文将一步一步回答关于Ziegler-Nichols整定法的参数求解问题。
1. Ziegler-Nichols整定法简介Ziegler-Nichols整定法是由约翰·尼科尔斯（John G. Ziegler）和威廉·尼科尔斯（Nathaniel B. Nichols）于1942年提出的一种常用的PID控制器参数整定方法。
它是一种相对简单的方法，适用于一些简单且稳定的控制系统。
2. 何时使用Ziegler-Nichols整定法？Ziegler-Nichols整定法适用于具有单输入单输出（SISO）控制器以及相对简单的、稳定的控制系统。
它可以用于工业过程控制、温度控制、液位控制等各种自动控制系统设计与实现中。
3. Ziegler-Nichols整定法的步骤步骤1：将控制器的积分和微分部分调整为零，只保留比例部分。
通过改变比例增益值Kp，观察系统的响应，并找到临界增益Kpc。
步骤2：根据临界增益Kpc，选择合适的参数设置方式（P、PI、PID）。
- P：在Kpc处，系统开始出现周期性振荡，并记下振荡周期Tu。
- PI：在Kpc处，系统开始出现一定幅值的稳态误差。
记下此时的增益值Kp，并计算回应时间Td。
选择一个适当的积分时间Ti。
- PID：在Kpc处，系统开始出现振荡，并记下振荡周期Tu。
选择一个适当的微分时间Td。
步骤3：根据所选参数设置方式，计算出Kp、Ti和Td的值。
4. 举例说明Ziegler-Nichols整定法的参数求解步骤假设我们要对一个流量控制系统进行参数求解，其传输函数为G(s) =5/(s+1)(s+3)。
步骤1：调整比例增益值Kp，观察系统的响应。
根据试错法，我们可以将Kp的值从0开始逐渐增加，直到系统开始发生振荡。
pid控制器参数整定方法及应用
pid控制器参数整定方法及应用PID控制器是工业自动化中常用的一种控制器，其参数整定方法及应用对于控制系统的稳定性和性能有着至关重要的作用。
本文将详细介绍PID控制器参数整定方法及应用。
一、PID控制器概述PID控制器是由比例控制器、积分控制器和微分控制器三部分组成的，利用反馈信号进行控制。
其中比例控制器通过测量误差的大小，对被控制对象进行控制，积分控制器通过测量误差的积分，对被控制对象进行控制，微分控制器通过测量误差的微分，对被控制对象进行控制。
PID控制器通过组合三个控制方式，可以对被控制对象进行更加精确的控制。
二、PID控制器参数整定方法1. 经验法PID控制器参数整定的第一步是通过经验法确定参数初值。
经验法是根据实际经验和实验数据得出的整定参数，是参数初值的基础。
经验法的参数初值如下：比例系数Kp取值为被控对象动态响应曲线的最大斜率处的斜率倒数；积分时间Ti取值为被控对象动态响应曲线从起点到终点的时间长度；微分时间Td取值为被控对象动态响应曲线的最大曲率处的时间。
2. Ziegler-Nichols法Ziegler-Nichols法是广泛应用的PID控制器参数整定方法之一，其步骤如下：a.将比例系数Kp调至临界增益Kcr处，此时系统开始振荡；b.测量振荡周期Tu；c.根据系统类型选择合适的参数整定公式，计算出参数初值：系统类型 Kp Ti TdP型系统 0.5Kcr ——PI型系统 0.45Kcr Tu/1.2 —PD型系统 0.8Kcr — Tu/8PID型系统 0.6Kcr 0.5Tu Tu/83. Chien-Hrones-Reswick法Chien-Hrones-Reswick法是另一种常用的PID控制器参数整定方法，其步骤如下：a.测量被控对象的动态响应曲线，并计算出其惯性时间常数L、时延时间T和时间常数K；b.根据系统类型选择合适的参数整定公式，计算出参数初值：系统类型 Kp Ti TdP型系统 0.5K ——PI型系统 0.45K L —PD型系统 0.8K — TPID型系统 0.6K 0.5L 0.125T三、PID控制器应用PID控制器广泛应用于工业自动化中，例如温度控制、压力控制、流量控制等。
ziegler-nichols整定法参数求解 -回复
ziegler-nichols整定法参数求解-回复Zieglernichols整定法参数求解在控制系统中，系统的稳定性和性能是非常重要的。
为了使系统能够稳定并具有良好的性能，需要对控制器参数进行调整。
Zieglernichols整定法是一种广泛应用的方法，用于调整PID控制器的参数。
本文将以Zieglernichols整定法参数求解为主题，一步一步解释这一方法的原理和具体实施步骤。
首先，我们需要明确PID控制器的三个参数，分别是比例系数（P），积分时间（I），和微分时间（D）。
这些参数的选择直接影响着控制系统的行为和稳定性。
比例系数决定了系统对误差的响应速度，积分时间决定了系统对误差的持续积累程度，而微分时间决定了系统对误差变化率的响应。
Zieglernichols整定法是一种基于系统频率响应的方法。
它的实质是根据系统的临界增益和周期来确定PID参数。
临界增益是系统在稳定之前的最大增益，而临界周期是系统在达到稳定之前的振荡周期。
首先，我们需要将系统设置为开环状态，并施加一个步变信号。
然后，记录系统的输出响应。
通过观察输出信号的振荡特性，我们可以估计出临界周期。
接下来，我们需要找到临界增益。
我们可以逐步增加控制器的比例系数，观察系统的输出信号是否发生持续的振荡。
当系统输出信号发生持续的振荡时，此时控制器的增益即为临界增益。
一旦我们得到了临界增益和临界周期，根据Zieglernichols整定法的公式，我们可以计算出PID参数。
根据不同的控制规则（常用的有P规则、PI 规则和PID规则），我们可以得到不同的参数设置。
对于P规则，比例系数P的值等于临界增益的1.2倍除以临界周期。
对于PI规则，比例系数P的值等于临界增益的0.9倍除以临界周期，积分时间I的值等于临界周期的0.3倍。
对于PID规则，比例系数P的值等于临界增益的1.25倍除以临界周期，积分时间I的值等于临界周期的0.5倍，微分时间D的值等于临界周期的0.1倍。
水位三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法
水位三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法水位的三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法主要用于水位控制系统中，该方法可以在一定程度上提高系统的控制性能和稳定性。
以下是关于水位的三冲量调节控制策略及串级调节参数整定方法的详细介绍。
一、水位的三冲量调节控制策略在水位控制系统中，三冲量调节控制策略是一种常用的调节方法。
该策略通过对水位控制系统中的三个冲量（比例、积分、微分）进行调整，来实现对水位的稳定控制。
1.比例冲量控制：比例冲量控制是根据水位与设定值之间的偏差，按照一定的比例关系加大或减小输入信号。
比例系数的选择需要根据实际系统的特性进行调整，一般情况下可以通过试探法或经验法进行初步调整，然后再通过试验的方式进行优化。
2.积分冲量控制：积分冲量控制是根据水位偏差的积分值来调节系统的输出。
积分冲量可以减小稳态误差，提高系统的稳定性和鲁棒性。
积分冲量的选择需要结合系统的动态响应特性进行调整，一般情况下需要进行试验和优化。
3.微分冲量控制：微分冲量控制是根据水位变化的速率来调节系统的输出。
微分冲量可以提高系统的响应速度和抗干扰能力，但如果参数选择不当会导致系统的震荡。
微分冲量的选择需要结合系统的动态响应特性进行调整，一般情况下需要进行试验和优化。
串级控制是一种高级的控制方法，通过在系统内部增加一个或多个级联控制环，来进一步提高系统的控制品质。
下面介绍一种常用的串级调节参数整定方法，即Ziegler-Nichols法。
1.首先选择一个合适的比例系数Kp:-将系统设为比例控制模式，调节Kp的值，直到系统发生持续振荡。
-记录下持续振荡的周期Tp。
2.根据振荡周期Tp，计算出比例增益Ku:-Ku=4/(π*Tp)。
3.根据Ku的值，选择合适的控制器类型和相应的参数:-P控制器：Kp=0.5*Ku。
-PI控制器：Kp=0.45*Ku，Ti=Tp/1.2-PID控制器：Kp=0.6*Ku，Ti=Tp/2，Td=Tp/84.将调节器参数输入控制器，并进行参数整定:-根据系统的实际情况，通过试验和仿真的方式进行参数的优化。
PID参数的整定方法
PID参数的整定方法PID控制器是目前最常用的控制算法之一，其调节参数（也称为PID 参数）的合理设置对控制系统的性能起着关键作用。
下面将介绍几种常用的PID参数整定方法。
1.经验法：经验法是最为简单直接的方法，通常由经验工程师根据自身经验来设定PID参数。
这种方法适用于一些简单的控制系统，但是对于复杂的系统来说，由于经验法不能提供具体的参数值，容易出现性能较差的情况。
2. Ziegler-Nichols 整定法：Ziegler-Nichols 整定法是PID参数整定中较为经典的方法，其步骤如下：-首先将PID控制器的I和D参数设置为零。
-逐渐增大比例参数（P）直到系统出现持续且稳定的振荡。
-记录此时的比例参数为Ku。
- 根据不同的控制对象类型，Ziegler-Nichols方法会有不同的参数整定公式，常见的有：-P型系统：Kp=0.50Ku，Ti=0.50Tu，Td=0.125Tu-PI型系统：Kp=0.45Ku，Ti=0.83Tu，Td=0.125Tu-PID型系统：Kp=0.60Ku，Ti=0.50Tu，Td=0.125Tu其中Ku为临界增益值，Tu为临界周期。
3. Chien-Hrones-Reswick (CHR) 整定法：CHR整定法基于频域设计方法，通过系统的频率响应曲线来确定PID参数。
其步骤如下：-绘制系统的频率响应曲线（一些软件和仪器可以直接测量）。
-根据曲线的特征，确定比较慢的过程的时间常数τ和极点频率ωp。
-根据以下公式得到PID参数：-P参数：Kp=2/（ωpτ）-I参数：Ti=τ/2-D参数：Td=τ/8不能掉进方法的误区，如超调范围不合适，调节周期过大或周期过小时，传递函数为微分型等。
4.设计优化法：设计优化法是基于性能指标的优化算法，通过对系统的模型进行优化，得出最佳的PID参数。
这种方法较复杂，通常使用数学工具或计算机软件进行参数优化。
常见的优化算法有遗传算法、粒子群算法等。
ziegler-nichols 参数整定方法
ziegler-nichols 参数整定方法
Ziegler-Nichols参数整定法是一种常见的PID控制器的参数调优方法。
此方法由JohnG.Ziegler和NathanielB.Nichols在1942年提出，经过多年的实践和发展，已成为工业实践中常用的控制器参数调节方法之一。
Ziegler-Nichols参数整定法主要基于试验和经验，可以大大降低控制器参数调整的繁琐和困难，提高控制器的性能和稳定性。
Ziegler-Nichols参数整定法可以分为两种：开环试验法和闭环试验法。
开环试验法是在系统处于开环状态下进行试验，通过分析系统的频率响应曲线来获得系统参数和PID 控制器参数。
闭环试验法则是系统处于闭环状态下进行试验，根据试验结果来自适应选取PID参数。
下面介绍闭环试验法：
步骤1：设定kp=0，ki=0，kd=0，并将控制器连接到待控制的系统中，设定一个比例增益K，保持温度或压力或流量等变量已经稳定在故障范围内，并使控制器的输出值保持在零值。
步骤2：逐步增大K，直到系统开始发生振荡。
此时记录下振荡的振幅和周期。
步骤3：计算PID控制器的参数
p：kp=0.5*K/振荡振幅
i：ki=1.2*K/振荡周期
步骤 4 ：将PID控制器的参数设置进控制器中，并进行闭环试验，检查控制器控制系统的性能。
如果发现控制效果还不够理想，可以根据需要进行微调。
需要说明的是，Ziegler-Nichols参数整定法是一种经验公式，仅适用于某些类型的控制系统。
在工程实践中，应该根据具体系统的特性结合经验知识来调整PID控制器中的参数，以达到良好、稳定的控制效果。
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Ziegler-Nichols参数整定控制器步骤与方法：
对于控制系统的一个开环传递函数：
试采用Z-N整定公式计算系统的P、PI、PID控制器的参数，绘制整定后的系统单位阶跃响应。
建立如下图所示的Simulink模型。
开环
最小二乘法的曲线拟合：（只对前30秒求出直线方程）
选定相应的时间序列找到相应的值记录需要拟合的点
时间序列：xout'0
Columns 1 through 9
0 0.6000 1.2000 1.8000 2.4000 3.0000 3.6000 4.2000 4.8000
Columns 10 through 18
5.4000
6.0000 6.6000
7.2000 7.8000
8.4000
9.0000 9.6000 10.2000
Columns 19 through 26
10.8000 11.4000 12.0000 12.6000 13.2000 13.8000 14.4000 15.0000
输出序列：yout'
Columns 1 through 9
0 0 0 0 0 0.4200 1.4416 2.6924 3.9721
Columns 10 through 18
5.1850
6.2904
7.2759
8.1434 8.9010
9.5594 10.1300 10.6236 11.0501
Columns 19 through 26
11.4182 11.7359 12.0100 12.2465 12.4504 12.6262 12.7778 12.9086
线性拟合：
cftool工具箱得出一个合适的直线，画出S曲线得到：
最后编写m文件，得到L=2.2，T=9.8-2.2=7，K=13.727
% %分别用单纯的比例控制、比例积分、比例积分微分控制
L=2.2;T=7;K=13.727
KP=T/(K*L)%纯比例控制
%simulink_P仿真开始
yP=y.data;
save yP
%PI控制
KPi=0.9*KP%积分的比例系数
TI=L/0.3;Ki=1/TI
%simulink_PI控制仿真开始
yPI=y.data;
save yPI
%传统PID控制
KPid=1.2*KP
TI_d=2.2*L;Ki_d=1/TI_d
tou=0.5*L
yPID=y.data;
save yPID
% % 画出三种控制方式的最终图形
load yP;load yPI;load yPID;
plot(tout, yP,'-','linewidth',2) ,hold on
plot(tout, yPI,'r--','linewidth',2 ),hold on;
plot(tout, yPID,'g.-','linewidth',2 ),hold off;
legend('比例控制','比例积分控制','比例-积分-微分控制')
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