PID整定方法与口诀

3．PID参数整定

(1)采样周期T符合工程准则。

(2)K p / K i / K d调试：试凑法(先比例，后积分，再微分)；扩充临界比例度法；扩充响应曲线法

一个调节系统，在阶跃干扰作用下，出现既不发散也不衰减的等幅震荡过程，此过程成为等幅振荡过程，如下图所示。此时PID调节器的比例度为临界比例度δk，被调参数的工作周期为为临界周期Tk。

临界比例度法整定PID参数步骤

临界比例度法整定PID参数具体操作如下：

1、被控系统稳定后,把PID调节器的积分时间放到最大,微分时间放到零(相当于切除了积分和微分作用,只使用比例作用)。

2、通过外界干扰或使PID调节器设定值作一阶跃变化,观察由此而引起的测量值振荡。

3、从大到小逐步把PID调节器的比例度减小，看测量值振荡的变化是发散的还是衰减的，如是衰减的则应把比例度继续减小；如是发散的则应把比例度放大。

4、连续重复2和3步骤,直至测量值按恒定幅度和周期发生振荡,即持续4-5次等幅振荡为止。此时的比例度示值就是临界比例度δk。

5、从振荡波形图来看,来回振荡1次的时间就是临界周期Tk,即从振荡波的第一个波的顶点到第二个波的顶点的时间。如果有条件用记录仪,就比较好观察了,即可看振荡波幅值,还可看测量值输出曲线的峰-峰距离,把该测量值除以记录纸的走纸速度,就可计算出临界周期Tk;如果是DCS控制或使用无纸记录仪，在趋势记录曲线中可直接得出Tk。

临界比例度法PID参数整定经验公式

6、将计算所得的调节器参数输入调节器后再次运行调节系统，观察过程变化情况。多数情况下系统均能稳定运行状态，如果还未达到理想控制状态，进需要对参数微调即可。

衰减曲线法整定调节器参数通常会按照4:1和10:1两种衰减方式进行，两种方法操作步骤相同，但分别适用于不同工况的调节器参数整定。

衰减曲线法整定调节器参数

纯比例度作用下的自动调节系统，在比例度逐渐减小时，出现4:1衰减振荡过程，此时比例度为4：1衰减比例度δs，两个相邻同向波峰之间的距离为4:1衰减操作周期TS，如下图所示

4:1衰减曲线法整定PID参数步骤

4:1衰减曲线法整定PID参数具体操作如下：

1、在闭合的控制系统中，将PID调节器变为纯比例作用,比例度放在较大的数值上。

2、系统达到稳定后，通过外界干扰或使PID调节器设定值作一阶跃变化，观察记录曲线的衰减比。

3、从大到小改变比例度，直至出现4:1衰减比为止，记下此时的比例度δs(叫4:1衰减比例度)并从曲线上得出衰减周期Ts(在4∶1曲线中为峰-峰时间)。对有些控制对象，控制过程进行较快，难以从记录曲线上找出衰减比。这时只要被控量波动2次就能达到稳定状态,可近似认为是4:1的衰减过程，其波动1次时间为Ts。

4、得到了衰减比例度Ps和衰减周期Ts后，就可根据表中的经验公式求出

PID调节器的PID参数。

4:1衰减曲线法PID参数整定经验公式

5、将比例度放在比计算值略大的数值上，逐步引入积分和微分作用。

6、将比例度降至计算值上，观察运行，适当调整。

10:1衰减曲线法整定调节器参数

在部分调节系统中，由于采用4:1衰减比仍嫌振荡比较厉害，则可采用10:1的衰减过程，如下图所示。这种情况下由于衰减太快，要测量操作周期比较困难，但可测取从施加干扰开始至第一个波峰飞升时间Tr。

10:1衰减曲线法整定调节参数步骤和4:1衰减曲线法完全一致，仅采用的整定参数和经验公式不同。

10:1衰减曲线法PID参数整定经验公式

衰减曲线法比较简便,适用于一般情况下的各种参数的控制系统。但对于干扰频繁，记录曲线不规则,不断有小摆动时，由于不易得到正确的衰减比例度δs 和衰减周期Ts，使得这种方法难于应用。

PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中PID参数经验数据以下可参照：温度T：P=20~60%，I=180~600s，D=30-180s；

压力P：P=30~70%，I=24~180s；

液位L：P=20~80% ；

流量L：P=40~100%，I=6~60s。

(3)试凑法口诀

⏹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；

⏹曲线漂浮绕大弯，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，前高后低四比一；

⏹一看二调多分析，调节质量不会低。

控制系统在设计、整定和运行中，衡量系统质量的依据就是系统的过渡过程。

例如，当系统的输入为阶跃变化时，系统的过渡过程表现有:发散振荡、等幅振荡、衰减振荡、单调过程等形式。

在多数情况下，系统调试都可以分析控制器参数对控制系统衰减振荡过渡过程的影响关系，并把它作为调试控制系统性能的方法与手段。

经验法的实质就是看控制系统过渡过程曲线，调控制器参数。

口诀是仪表工实际工作的总结。由于历史的原因，工程上PID控制器参数的大多是气动调节仪表针型阀的开度旋钮或电动仪表的电位器。为便于观察阀门的开度，阀门或电位器的旋钮手柄上有个等分刻度盘。这就是口诀中说的:“比例度盘”。

一、“参数整定寻最佳，从大到小顺次查。”解释

“参数整定寻最佳”中的最佳参数问题，很多仪表师傅都有这样的体会，在现场的调节器工程参数整定，如果只按4:1衰减比进行整定，那么可以有很多对的比例度和积分时间同样能满足4:1的衰减比，但是这些对的数值并不是任意的组合，而是成对的，一定的比例度必须与一定的积分时间组成一对，才能满足衰减比的条件，改变其中之一，另一个也要随之改变。因为是成对出现的，所以才