第四章-PID調(diào)節(jié)原理

第四章PID調(diào)節(jié)原理4.1概述PID(Propotional-Integrate-Differential)比例-積分-微分。優(yōu)點(diǎn)：1）原理簡(jiǎn)單；2）適應(yīng)性強(qiáng)；3）魯棒性強(qiáng)。1理想PID控制器KP---比例系數(shù)；TI---積分時(shí)間常數(shù)；TD---微分時(shí)間常數(shù)。著重從PID作用系統(tǒng)產(chǎn)生的影響來(lái)分析。24.2過(guò)程控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1）對(duì)象的特性是單調(diào)的，不振蕩的；2）對(duì)象的遲延性和大慣性；3）對(duì)象的純時(shí)間滯后；4）對(duì)象的自平衡與非自平衡；5）對(duì)象的非線性。34.3比例控制(P調(diào)節(jié)）4.3.1比例調(diào)節(jié)和比例帶 e(t)既是增量，又是實(shí)際值，比例控制器的傳遞函數(shù)為：41）控制輸出與偏差之間在一定范圍保持比例關(guān)系。KP越大，保持比例關(guān)系的范圍越小52）比例度表示控制輸出與偏差成線性關(guān)系的比例控制器輸入的范圍。因此，比例度又稱(chēng)比例帶。當(dāng)u和e均無(wú)量綱時(shí)（采用計(jì)算機(jī)控制），則6比例度的物理含義：u直接代表調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的變化量，那么表示調(diào)節(jié)閥開(kāi)度改變100%，即從全關(guān)到全開(kāi)所需被調(diào)量的變化范圍。3）控制器有正作用和反作用之分，即控制器的比例值（增益）有正有負(fù)。7當(dāng)控制器的測(cè)量增加時(shí)，控制器輸出增加，則控制器為正作用控制器，控制器的增益Kp為負(fù)；當(dāng)控制器的測(cè)量增加時(shí)，控制器輸出減小，則控制器為反作用控制器，控制器的增益Kp為正；8選擇控制器正反作用的目的是保證系統(tǒng)為負(fù)反饋，即經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器作用之后一定是減小偏差。例：控制水位，若調(diào)節(jié)閥裝在儲(chǔ)罐的進(jìn)水口，當(dāng)水位過(guò)高時(shí)，應(yīng)該關(guān)小進(jìn)水閥，調(diào)節(jié)器的輸出變量隨輸入變量的增大而減小，應(yīng)該用反作用。若調(diào)節(jié)閥裝在儲(chǔ)罐的出水口，當(dāng)水位過(guò)高時(shí)，應(yīng)該把調(diào)節(jié)閥開(kāi)大，使它多處水，調(diào)節(jié)器的輸出變量隨輸入變量的增大而增大，應(yīng)該用正作用。94.3.2比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)比例動(dòng)作的調(diào)節(jié)器對(duì)干擾有及時(shí)而有力的抑制作用。10假設(shè)在初始穩(wěn)態(tài)（平衡工況）條件下，有當(dāng)時(shí)，在外界擾動(dòng)影響下，實(shí)際各變量為：

存在靜態(tài)誤差，不能做無(wú)靜差調(diào)節(jié)11考慮設(shè)定值階躍擾動(dòng)，在下，有式：在穩(wěn)態(tài)條件下，即當(dāng)時(shí)，設(shè)定值階躍輸入導(dǎo)致的穩(wěn)態(tài)偏差為：

以上結(jié)果也可直接從靜態(tài)比例控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖獲得。由上式可以看到，控制器的直流增益越大，控制穩(wěn)態(tài)誤差越小。12比例控制器存在穩(wěn)態(tài)偏差—自平衡對(duì)象比例控制器不存在穩(wěn)態(tài)偏差—非自平衡對(duì)象13在初態(tài)，進(jìn)料量等于出料量，控制器輸出為，當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，實(shí)際控制器輸出為：增加的控制輸出使進(jìn)料量的增加量等于出料量的增加，液位達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值。此時(shí)比例控制是有差控制。144.3.3比例帶對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響

比例值Kp增大，穩(wěn)態(tài)誤差減小，但可能導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩加劇，甚至不穩(wěn)定。當(dāng)對(duì)象具有不穩(wěn)定極點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)為條件穩(wěn)定系統(tǒng)，比例值在一定范圍內(nèi)才是系統(tǒng)穩(wěn)定。比例值的設(shè)置，首先保證在穩(wěn)定的前提下，降低殘差。15164.4積分調(diào)節(jié)(I)4.4.1積分調(diào)節(jié)

積分具有記憶功能17積分調(diào)節(jié)器：只要被調(diào)量存在偏差，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時(shí)間不斷加強(qiáng)，直到偏差為零。輸出將停在新的位置而不復(fù)原位，保持靜差為零。對(duì)干擾有及時(shí)而有力的抑制作用。動(dòng)作遲緩，動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間延長(zhǎng)，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。1819比例積分（PI）調(diào)節(jié)器比例積分調(diào)節(jié)器的輸出與偏差的關(guān)系為式：

其對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為式

20積分作用：消除穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)域上看：只要有偏差，就要積分；頻域上看：穩(wěn)態(tài)增益為無(wú)窮大。21比例積分控制器的階躍響應(yīng)特性：定義：為“積分時(shí)間常數(shù)”，其含義是：在單位階躍偏差輸入條件下，每過(guò)一個(gè)積分時(shí)間常數(shù)時(shí)間，積分項(xiàng)產(chǎn)生一個(gè)比例作用的效果22

PI控制作用的過(guò)程和特點(diǎn)：1）當(dāng)偏差出現(xiàn)，比例起粗調(diào)，積分起細(xì)調(diào)，直到誤差為零。2）PI控制作用是比例增益隨偏差的時(shí)間進(jìn)程而不斷調(diào)整的比例作用。3）Kp不變時(shí)，減小Ti，積分作用增強(qiáng)，衰減比減小，振蕩加劇，超調(diào)量增大。4）積分作用除消除系統(tǒng)的余差外，也降低了系統(tǒng)的振蕩頻率，使響應(yīng)速度變慢。23244.4.3積分飽和及防止只要有偏差，積分控制輸出就不會(huì)停止。實(shí)際中會(huì)使調(diào)節(jié)器進(jìn)入深度飽和狀態(tài)。原因：偏差積累，調(diào)節(jié)閥完全打開(kāi)或關(guān)閉，有輸入而無(wú)輸出。產(chǎn)生的結(jié)果：系統(tǒng)的超調(diào)量增大，控制品質(zhì)變差，甚至引起危險(xiǎn)（閥門(mén)不能及時(shí)關(guān)閉）。加熱水溫控制系統(tǒng)例2526防止積分飽和的方法：1）積分分離法；小偏差時(shí)采用PI，大偏差時(shí)采用P。PI-P調(diào)節(jié)器自動(dòng)切換27當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電路為比例積分調(diào)節(jié)器，如果Ei輸入一個(gè)負(fù)的階躍信號(hào)，則輸出電壓E0的變化如圖中實(shí)線所示。而當(dāng)E0增大到Eh以后，比較放大器Ah的輸出使得開(kāi)關(guān)S閉合，此時(shí)R1和RI、C1并聯(lián)，R2與C2并聯(lián)，若取R1=R2，則電路成為1：1的反相器，這時(shí)輸出E0減小到與Ei相等的數(shù)值，如圖虛線所示，則調(diào)節(jié)器變換為比例調(diào)節(jié)器,實(shí)現(xiàn)了的自動(dòng)切換。

282）積分外反饋法29當(dāng)Ub(s)=U(s)時(shí)，為PI調(diào)節(jié)；當(dāng)Ub(s)=0時(shí)，控制器輸出與偏差成比例關(guān)系。積分控制不存在，就不會(huì)出現(xiàn)積分飽和。即積分信號(hào)來(lái)自外部的信號(hào)，稱(chēng)積分外反饋法。氣動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖：30LS是低選器，其輸出是輸入信號(hào)中的低值。31當(dāng)U(s)<Ub(s)時(shí)，當(dāng)U(s)>Ub(s)時(shí),LS輸出為Ub(s)為常數(shù)，控制器為比例控制。32微分作用：超前控制作用時(shí)域上看：穩(wěn)態(tài)偏差為0，控制量就為0，除非MR補(bǔ)償；頻域上看：穩(wěn)態(tài)增益不是無(wú)窮大。4.5.2PD調(diào)節(jié)規(guī)律33比例微分控制器的階躍響應(yīng)特性

在斜坡輸入條件下，要達(dá)到同樣的u(t)，PD作用要比單純P作用快，提前的時(shí)間就是Td。34微分控制的特點(diǎn)：1）微分反映變化率，可使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性改善，但微分作用過(guò)強(qiáng)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。2）對(duì)于大時(shí)滯系統(tǒng)，微分控制不能改善系統(tǒng)品質(zhì)。3）噪聲大的系統(tǒng)也不宜加入微分，容易導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥開(kāi)度飽和。35364.6PID調(diào)節(jié)規(guī)律

比例積分微分調(diào)節(jié)器：

微分作用：加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小超調(diào)，克服振蕩。積分作用：消除靜差三者結(jié)合，可達(dá)到快速敏捷，平穩(wěn)準(zhǔn)確37PID控制中，P是最基本的控制作用，它在整個(gè)過(guò)程中均起作用；微分控制主要在前期起作用；積分控制主要在后期起作用。PID控制u(t)先跳變到最大值，然后逐漸下降，并到一定值開(kāi)始上升，由于積分作用輸出呈積分上升。38(1)PID控制器的時(shí)域響應(yīng)特性已知PID控制器的時(shí)域表達(dá)式為：取單位階躍偏差輸入：3940由于不能物理實(shí)現(xiàn)純微分控制作用，實(shí)際PID控制器的傳遞函數(shù)為階躍輸入信號(hào)作用下，輸出不再突變，其最大值可達(dá)偏差值的KcKd倍。41一、頻域響應(yīng)特性：已知PID控制器的傳遞函數(shù)為：假設(shè)：，則根據(jù)可畫(huà)出PID控制器的頻域響應(yīng)曲線。(2)PID控制器的頻率響應(yīng)特性421.低頻段：2.中頻段1：3.中頻段2：4.高頻段：43

分析：低頻段反映積分特性，增益趨向于無(wú)窮大，用于消除穩(wěn)態(tài)偏差；高頻段反映不完全微分特性，抑制高頻干擾，同時(shí)，取相位超前作用。4445同一系統(tǒng)在相同階躍信號(hào)作用下，采用不同PID參數(shù)的系統(tǒng)響應(yīng)曲線。假設(shè)系統(tǒng)模型為采用PID控制策略，研究在不同的PID參數(shù)下，閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的曲線如圖所示。4647同一被控對(duì)象在相同的階躍輸入下，采用不同形式調(diào)節(jié)器的響應(yīng)曲線。

48

基本PID控制算法小結(jié)P：PID：PI：494.7變形的PID控制算法一、

微分先行PID控制算法—PI-D算法二、

比例先行PID控制算法—I-PD算法三、帶設(shè)定值濾波的PID控制算法——部分比例先行PID算法504.7.1微分先行（PI-D）算法：

商品化的PID控制器大都是以微分先行PID控制算法為基礎(chǔ).

51PD控制與微分先行等價(jià)于:524.7.2比例先行（I-PD）算法:

針對(duì),為標(biāo)準(zhǔn)的PID運(yùn)算；針對(duì)

,僅僅為積分運(yùn)算。53比例先行算法的等效形式等價(jià)于:544.7.3部分比例先行PID算法：

其中,

也稱(chēng)作:帶設(shè)定值加權(quán)的微分先行PID控制算法.

55等價(jià)于:564.7數(shù)字式PID控制器數(shù)字化的PID控制算法：1）位置算法572）增量算法：3）速度算法：增量輸出與采樣周期之比為58三種算法的比較：從執(zhí)行器型式看：位置式算法的輸出除非用數(shù)字式控制閥，否則不能直接連接；增量算法的輸出可通過(guò)步進(jìn)電機(jī)等具有零階保持特性的積累幾個(gè)化為模擬量；速度算法的輸出須采用積分式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。59從應(yīng)用看：采用增量算法和速度算法時(shí)，手/自動(dòng)切換相當(dāng)方便；同時(shí)，它們不會(huì)引起積分飽和現(xiàn)象。對(duì)于位置算法，須加一些必要措施，手/自動(dòng)切換和積分飽和問(wèn)題才可解決。60數(shù)字式算法的特點(diǎn)：1）P，I，D三種控制作用是獨(dú)立的，沒(méi)有控制器參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)；2）數(shù)字控制器的參數(shù)可在更大范圍內(nèi)設(shè)置，不受硬件的制約；3）數(shù)字控制器采用采用控制，引入采用周期，即引入純時(shí)滯，使控制品質(zhì)變差；614）數(shù)字控制器的控制效果不如模擬控制器，控制度定義為5）采樣周期大小的選擇影響數(shù)字控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。62改進(jìn)的PID控制算法

數(shù)字控制算法是由程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以，在模擬控制中難以實(shí)現(xiàn)的功能在此很容易完成。為了適應(yīng)不同被控對(duì)象和控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)一步改善系統(tǒng)的性能和控制品質(zhì)，可在理想的PID算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，構(gòu)成各種改進(jìn)的PID控制算法。631.積分分離PID控制算法在理想PID控制算法中，積分的主要目的是為了消除靜差，提高系統(tǒng)的控制精度。但在過(guò)程的啟、?；虼蠓仍鰷p設(shè)定值時(shí)，由于短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的大偏差，會(huì)造成PID算法的積分積累，引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)大的振蕩。為此，可采用積分分離PID控制算法。64積分分離PID控制算法的基本思路是:當(dāng)系統(tǒng)的偏差較大時(shí)，取消積分作用，以免由于積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，超調(diào)量增大；直至偏差小于一定值后，才引入積分控制，以消除系統(tǒng)的靜差，提高系統(tǒng)的控制精度。

——積分分離的開(kāi)關(guān)系數(shù)，值過(guò)大，則達(dá)不到積分分離的目的；若值過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)入積分區(qū)，會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)余差。652抗積分飽和PID控制算法為防止積分飽和現(xiàn)象的出現(xiàn)，可采用抗積分飽和法。該算法的思路是，在計(jì)算時(shí)，先要判斷上一時(shí)刻的控制量時(shí)，首先要判斷上一時(shí)刻的控制量是否已超出限制范圍。則只累加負(fù)偏差；這樣可以避免控制量長(zhǎng)時(shí)間停留在飽和區(qū)。則只累加正偏差；663梯形積分PID控制算法

理想PID控制算法中積分的作用是消除余差，為減小余差，應(yīng)提高積分項(xiàng)的運(yùn)算精度，為此，可將矩形積分改為梯形積分

674變速積分PID控制算法在理想PID控制算法中，由于積分系數(shù)Ki是常數(shù)，所以系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中，積分增量不變。而系統(tǒng)對(duì)積分項(xiàng)的要求是，系統(tǒng)偏差大時(shí)積分作用應(yīng)減弱甚至消除，而在偏差小時(shí)則積分作用應(yīng)加強(qiáng)。變速積分的思想是，設(shè)法改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差大小相對(duì)應(yīng)：偏差越大，積分越慢；偏差越小，積分越快。68設(shè)置系數(shù)，它是偏差的函數(shù)，當(dāng)增大時(shí),減小，而當(dāng)減小時(shí),增大。系數(shù)與偏差的關(guān)系可以是線性或非線性。

變速積分PID控制算法69PID控制算法的局限性工業(yè)中的難控過(guò)程或?qū)ο?

大時(shí)延過(guò)程（傳輸延遲過(guò)大）;時(shí)變對(duì)象（如變?cè)鲆孢^(guò)程等）;多變量（強(qiáng)）耦合過(guò)程;高階振蕩對(duì)象嚴(yán)重非線性過(guò)程（如PH值中和反應(yīng)）;

一般不能用二階或者一階慣性加純滯后對(duì)象近似描述的過(guò)程均屬于難控過(guò)程。

704.8PID控制器的參數(shù)工程整定

如果控制方案已經(jīng)確定，則過(guò)程各通道的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性就已確定，系統(tǒng)的控制質(zhì)量就取決于控制器各個(gè)參數(shù)值的設(shè)置?？刂破鞯膮?shù)整定，就是確定最佳過(guò)渡過(guò)程中控制器的比例度δ、積分時(shí)間TI、微分時(shí)間TD的具體數(shù)值。

71所謂最佳過(guò)渡過(guò)程，就是在某種質(zhì)量指標(biāo)下，系統(tǒng)達(dá)到最佳調(diào)整狀態(tài)。

4：1遞減比為最佳參數(shù)整定的常用依據(jù)。參數(shù)整定的方法:

(1)、理論整定法：對(duì)數(shù)頻率特性法、根軌跡法等。(2)、工程整定法：經(jīng)驗(yàn)湊試法、衰減曲線法、臨界比例度法、響應(yīng)曲線法等。

72PID控制器參數(shù)整定的原則

1.根據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行準(zhǔn)則控制系統(tǒng)的首要要求是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所有參數(shù)的確定必須保證系統(tǒng)能運(yùn)行正常且具有一定的穩(wěn)定裕度。通常，可取衰減比作為穩(wěn)定性指標(biāo)，對(duì)于隨動(dòng)控制系統(tǒng)，常取衰減比為10：1；定值控制系統(tǒng)衰減比為4：1。732.根據(jù)被控對(duì)象廣義的動(dòng)態(tài)參數(shù)

值越大，表明系統(tǒng)的純滯后越嚴(yán)重，控制系統(tǒng)越不容易穩(wěn)定，此時(shí)，應(yīng)減小系統(tǒng)的比例值，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)，和應(yīng)合適.

743.PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的影響

比例度過(guò)小，即比例放大系數(shù)過(guò)大時(shí)，比例控制作用很強(qiáng)，系統(tǒng)有可能產(chǎn)生振蕩；積分時(shí)間過(guò)小時(shí)，積分控制作用很強(qiáng)，易引起振蕩；微分時(shí)間過(guò)大時(shí)，微分控制作用過(guò)強(qiáng)，易產(chǎn)生振蕩。

754.根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求PID控制器參數(shù)整定過(guò)程中，需要通過(guò)能反映系統(tǒng)控制品質(zhì)的性能指標(biāo)來(lái)衡量參數(shù)整定是否達(dá)到最佳過(guò)渡過(guò)程。性能指標(biāo)可以是單項(xiàng)控制指標(biāo)，如超調(diào)量或最大偏差、衰減比、余差及過(guò)渡過(guò)程時(shí)間等，另外，也可采用綜合性能指標(biāo).76工程整定法特點(diǎn)不需要事先知道過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，直接在過(guò)程控制系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整定方法簡(jiǎn)單；計(jì)算簡(jiǎn)便；易于掌握。774.8.2控制器參數(shù)整定

指決定調(diào)節(jié)器的比例度δ、積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD和采樣周期Ts的具體數(shù)值。整定的實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使其特性和過(guò)程特性相匹配，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，取得最佳的控制效果。

78采樣周期T的確定采樣定理給出了采樣頻率的上限。但蔥控制器考慮，采樣周期T太小，計(jì)算機(jī)將失去調(diào)節(jié)作用，采樣周期T過(guò)長(zhǎng)又會(huì)引起誤差。影響采樣周期T的因素：（1）加到被控對(duì)象的擾動(dòng)頻率擾動(dòng)頻率越高，采樣頻率也應(yīng)相應(yīng)提高，即采樣周期降低；792）對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性考慮被控對(duì)象的純滯后時(shí)間及時(shí)間常數(shù)，當(dāng)純滯后比較顯著時(shí)，采樣周期與純滯后時(shí)間基本相當(dāng)；3）控制的回路數(shù)控制的回路越多，則采樣周期越大；4）對(duì)象要求的控制品質(zhì)一般控制精度要求越高，采樣周期越短。80采樣周期的選擇：計(jì)算法——被控對(duì)象模型難以確定，比較復(fù)雜。經(jīng)驗(yàn)法——它是一種湊試法。被測(cè)參數(shù)采樣周期T(s)備注流量壓力液位溫度成分1~53~106~815~2015~29優(yōu)選1~2優(yōu)選6~8814.8.2.1現(xiàn)場(chǎng)湊試法

它是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將控制器的參數(shù)設(shè)置在某些數(shù)值上，直接在閉合的控制系統(tǒng)中通過(guò)改變給定值和施加擾動(dòng)信號(hào)，觀測(cè)系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線和擾動(dòng)響應(yīng)曲線的形狀，根據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)的影響規(guī)律，現(xiàn)場(chǎng)湊試調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，直到獲得滿意的動(dòng)、靜態(tài)特性為止。

824.8.2.1現(xiàn)場(chǎng)湊試法

按照先比例（P）、再積分（I）、最后微分（D）的順序。

置調(diào)節(jié)器積分時(shí)間TI=∞，微分時(shí)間TD=0，在比例度δ按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的初值條件下，將系統(tǒng)投入運(yùn)行，整定比例度δ。求得滿意的4：1過(guò)渡過(guò)程曲線。

引入積分作用（此時(shí)應(yīng)將上述比例度δ加大1.2倍）。將TI由大到小進(jìn)行整定。

若需引入微分作用時(shí)，則將TD按經(jīng)驗(yàn)值或按TD=（1/3～1/4）TI設(shè)置，并由小到大加入。

834.8.2.2動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法

以被控對(duì)象階躍響應(yīng)為依據(jù)，根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)公式求取調(diào)節(jié)器參數(shù)整定值得開(kāi)環(huán)整定方法。根據(jù)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線獲得被控過(guò)程的增益K，時(shí)間常數(shù)T和時(shí)滯τ。常見(jiàn)的有齊格勒-尼科爾斯（Ziegler-Nichols)法，柯恩-庫(kù)恩（Cohen-Coon)法等。84在系統(tǒng)開(kāi)環(huán)并處于穩(wěn)定的情況下，給系統(tǒng)輸入一階躍信號(hào)，測(cè)量系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線，一般的響應(yīng)曲線如圖所示，該曲線也可采用曲線擬合法等到。將廣義對(duì)象用一階慣性加純滯后來(lái)近似85控制作用σ%TiTdP__PI3.3τ_PID2.0τ0.5τ齊格勒-尼科爾斯（Ziegler-Nichols)法控制器參數(shù)整定被控對(duì)象的增益86控制作用KpTiTdP__PI_PID柯恩-庫(kù)恩（Cohen-Coon)法控制器參數(shù)整定87例:假如廣義被控對(duì)象的傳遞函數(shù)如下:采用曲線擬合法，得擬合曲線如圖所示,由此可近似得到廣義被控對(duì)象的一階慣性加純滯后對(duì)象數(shù)學(xué)模型的參數(shù)為K=1.0322，T=14.1229s,

，

88采用Ziegler-Nichols控制器參數(shù)整定得:PI控制器的=44.2%,積分時(shí)間系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線89采用Cohen-Coon控制器參數(shù)整定法

PI控制器的參數(shù)積分時(shí)間常數(shù)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線

=43.1%904.8.2.3臨界比例度法在閉合的控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下，從大到小逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度，得到等幅振蕩的過(guò)渡過(guò)程。此時(shí)的比例度稱(chēng)為臨界比例度δk，相鄰兩個(gè)波峰間的時(shí)間間隔，稱(chēng)為臨界振蕩周期Tk。

91可按如下整定表確定控制器的參數(shù)?？刂谱饔帽壤萒iTDPPIPID臨界比例度法步驟92將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間TI置于最大（TI=∞），微分時(shí)間置零（TD=0），比例度δ適當(dāng)，平衡操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。

將比例度δ逐漸減小，得到等幅振蕩過(guò)程，記下臨界比例度δk和臨界振蕩周期Tk值。

9394根據(jù)δk和Tk值，采用經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各個(gè)參數(shù)，即δ、TI、TD的值。按“先P后I最后D”的操作程序?qū)⒄{(diào)節(jié)器整定參數(shù)調(diào)到計(jì)算值上。若還不夠滿意，可再作進(jìn)一