ZieglerNichols方法進行PID參數(shù)整定

1、利用Ziegler-Nichols方法進行PID參數(shù)設(shè)置在實際應用中，我們盡量避免使用高深復雜的數(shù)學公式，希望能使經(jīng)驗法更多的發(fā)揮能力，這樣既可以節(jié)省很多時間，也可以通過經(jīng)驗的傳授使更多的工程師或工人可以掌握一種簡單有效的方法來進行PID控制器的調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的PID經(jīng)驗調(diào)節(jié)大體分為以下幾步：關(guān)閉控制器的I和D元件，加大P元件，使產(chǎn)生振蕩。減小P,使系統(tǒng)找到臨界振蕩點。加大I,使系統(tǒng)達到設(shè)定值。重新上電，觀察超調(diào)、振蕩和穩(wěn)定時間是否符合系統(tǒng)要求。針對超調(diào)和振蕩的情況適當增加微分項。以上5個步驟可能是大家在調(diào)節(jié)PID控制器時的普遍步驟，但是在尋找合時的I和D參數(shù)時，并非易事。如果能夠根據(jù)經(jīng)典的Zie

2、gler-Nichols（ZN法）公式來初步確定I和D元件的參數(shù)，會對我們的調(diào)試起到很大幫助。JohnZiegler和NathanielNichols發(fā)明了著名的回路整定技術(shù)使得PID算法在所有應用在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的反饋控制策略中是最常用的。Ziegler-Nichols整定技術(shù)是1942年第一次發(fā)表出來，直到現(xiàn)在還被廣泛地應用著。所謂的對PID回路的“整定”就是指調(diào)整控制器對實際值與設(shè)定值之間的誤差產(chǎn)生的反作用的積極程度。如果正巧控制過程是相對緩慢的話，那么PID算法可以設(shè)置成只要有一個隨機的干擾改變了過程變量或者一個操作改變了設(shè)定值時，就能采取快速和顯著的動作。相反地，如果控制過程對執(zhí)行器是特

3、別地靈敏而控制器是用來操作過程變量的話，那么PID算法必須在比較長的一段時間內(nèi)應用更為保守的校正力。回路整定的本質(zhì)就是確定對控制器作用產(chǎn)生的過程反作用的積極程度和PID算法對消除誤差可以提供多大的幫助。經(jīng)過多年的發(fā)展，Ziegler-Nichols方法已經(jīng)發(fā)展成為一種在參數(shù)設(shè)定中，處于經(jīng)驗和計算法之間的中間方法。這種方法可以為控制器確定非常精確的參數(shù)，在此之后也可進行微調(diào)。Ziegler-Nichols方法分為兩步：構(gòu)建閉環(huán)控制回路，確定穩(wěn)定極限。根據(jù)公式計算控制器參數(shù)。穩(wěn)定極限是由P元件決定的。當出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)振蕩時就達到了這個極限。產(chǎn)生了臨界系數(shù)Kpcrit和臨界振蕩周期Tcrit。確定臨界系數(shù)

4、Kpcrit和臨界振蕩周期Tcrit后，根據(jù)下表的公式，計算其他參數(shù)：控題器類型HPTnTvKIKDp3.5-KPcritPDD.8KPcrit0.12-TentKP-TvPI0.45KPcfjtQ.85-TcritKPTnPID0.6KPqit0.5Tcrit0.12-TcritKP帀KP-Tv根據(jù)上述方法，舉例說明：1.假設(shè)Kpcrit=202Tcrit=100ms確定PID控制器的P、I、D元件的系數(shù)以及積分時間內(nèi)Tn和微分時間Tv。優(yōu)化PID控制器的參數(shù):Kp=0.6-Kpcrlt=0.6-20二12Tn=0.5-TiL=0.5100ms=50msTv=0.1211=0.1100ms=12ms說謐噸Ko=Kp-Ttf=-144ms綜上可以看出，在調(diào)試PID控制