PID调节

《自动化技术与应用》2005年第24卷第11期

工业控制与应用

几种PID控制器参数整定方法的比较研究

邱　丽,曾贵娥,朱学峰,孙培强

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(1.华南理工大学自动化学院,广东　广州　510640;2.船艇大队,广东　汕尾　516600)

摘要:本文以一阶惯性加时滞过程为研究对象,,工业过程应用的PID整定方法的特点。:1、鲁棒PID参数整定法和

ISTE(IntegralSquaredTime-weighted,。

,其中,鲁棒PID参数整定法和ISTE最优参数整定法在综合性能,。本文的研究结果对于典型工业过程的PID控制器参数的整定有一定的借鉴作用关键词:PID调节器;参数整定;跟踪性能;抗干扰性;鲁棒性

中图分类号:TP33213　文献标识码:B　文章编号:100327241(2005)1120028204

AComparativeStudyofPIDTurningMethods

QIULi,ZENGGui-e,ZHUXue-feng,SunPei-qiang

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(1.CollegeofAutomationScienceandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China;

2.MarineandNavalVesselsMilitaryUnit,GuangDongProvince,Shanwei516600,China)

Abstract:Inthispaper,somePIDtuningmethodsforthefirstorderplusdeadtimeprocessarestudiedthroughsimulationandexperimentinlaborato2

ry.Thetuningmethodsareasfollows:4:1attenuation,Z-Nmethod,robustPIDtuningandISTEoptimizationmethod.IngeneraltheISTEoptimizationmethodandtherobustPIDtuningmethodaresuperiortoothers.

Keywords:PIDcontroller;Parametertuning;Trackperformance;Disturbancerejection;Robustness

1　引言

PID控制是最早发展起来且目前在工业过程控制中依然是

阶惯性延迟过程为研究对象,结合早期控制领域的工程整定方法和一些较新的整定方法选择四种比较典型方法进行比较研究。其中4:1衰减法[3]和临界比例度法[4]就是在早期工程整定中最常用的两种方法,在近期的整定方法研究中ISTE最优参数整定法[4]和鲁棒PID参数整定法看来在工业过程应用中比较实用,因此被选为比较的另两种方法。本文主要从跟踪性、抗干扰性和鲁棒性来进行比较研究。通过数字仿真和物理装置的实时控制可以看出,鲁棒PID参数整定法及ISTE最优参数整定法在鲁棒性方面要优于其它两种方法。本文的比较研究对工程人员选取PID控制器的参数整定方法有一定的借鉴作用。

应用最为广泛的控制策略之一

[1]

。据统计,目前工业控制器中

约有90%仍是PID控制器,这是因为PID控制器结构简单,易于实现且综合了关于系统过去(I)、现在(P)和未来(D)三方面的信息,对动态过程无需太多的预测知识,鲁棒性强,控制效果基本令人满意[2]。对PID参数整定方法的研究也一直是控制领域很关注的,经过几十年的发展,很多方法都已经非常成熟且取得了广泛的应用。然而,如此之多的PID参数整定方法,在实际应用中如何选择才能得到更好的控制效果呢?这仍然是控制界许多工程人员有些迷惑的问题。

在典型工业过程应用中,通常选择工程整定的方法。这些方法,不需要获得调节对象的准确动态特性,直接在闭合的调节回路中进行整定,方法简单、计算方便、容易掌握,适合在工程中实际应用[3]。所以,本文以能够比较好近似典型工业过程的一

收稿日期:2005-02-26

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2　参数整定方法

本文选用的四种整定方法(临界比例度法、4:1衰减法、鲁棒PID参数整定法、ISTE最优法)是众多方法中用的比较广泛的,下面简单介绍一下:

临界比例度法在过去的工业过程中用的比较多,基本原理就是在纯比例作用下得到临界振荡过程,然后确定临界比例度

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