控制系统仿真之PID参数整定的Z-N法(弯曲切线法)(十)
一、传统经验法
(1)关闭积分控制器I和微分控制器D的作用,单独使用比例控制器P,加大P的值,使系统出现震荡;
(2)较小P,使系统出现临界震荡,找到临界震荡点;
(3)加大I的作用,使系统达到设定值(积分控制器的作用就是消除稳态误差);
(4)重新上电,观察超调、震荡和稳定时间是否符合系统要求;
(5)针对超调和震荡的情况适当增加微分项(微分的作用是在系统有变坏的趋势之前予以矫正,对超调和震荡有很好地修正效果)。
二、顺口溜法
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
曲线漂浮绕大湾,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
理想曲线为什么两个波,理想的单位阶跃响应不是应该矩形波紧紧跟随么?
三、Ziegler-Nichols法(弯曲切线法)
John Ziegler和Nathaniel Nichols发明了著名的回路整定技术使得PID算法在所有应用在工业领域内的反馈控制策略中是最常用的。Ziegler-Nichols整定技术是1942年第一次发表出来,直到现在还被广泛地应用着。
①、通过系统开环传递函数的单位阶跃响应的S曲线,在斜率最大处做切线,,可得延迟时间、时间常数T、放大系数K。
由图可知,=0.046,T=0.215,K=0.05。
②、根据表格计算,可得Kp=112,Ti=0.092,=0.023。
根据传递函数的公式
则,Kp=112,Ki=Kp/Ti=1217,Kd=Kp*=5.152。
③将参数输入至仿真系统,得到如下的响应曲线,第二个与第一个峰值的超调量之比0.231/0.639=0.36,与四分之一稍微有点差距。