PID控制器设计说明

试凑过程可先调比例带P，再加积分时间I，最后加微分时间D，调试时，首先将PID 参数置于影响最小的位置，即P最大、I最大，D最小，按纯比例系统整定比例度，使其得到比较理想的调节过程曲线，然后，比例带缩小0 7倍左右，将积分时间从大到小改变，使其得到较好的调节过程曲线。

最后，在这个积分时间下重新改变比例带，再看调节过程曲线有无改善，如有所改善，可将原整定的比例带适当减小，或再减小积分时间，这样经过多次反复调整，就可得到合适的比例带值和积分时间。

如果在外界干扰作用下，系统稳定性不够好，可以把比例带适当调大，并且适当增加积分时间，使系统有足够的稳定性，在调试过程中可以发现，如果比例带过小，积分时间过短和微分时间过长，都会产生周期性的振荡。

但可以从以下几点分析引起振荡的因素，从而解决振荡问题。

(1)积分时间引起的振荡周期较长；(2)比例带过小引起的振荡周期较短；(3)微分时间过长引起的振荡周期最短；另外也可根据加温曲线的特点，确定参数的变化。

如果温度变化曲线是非周期性的，而且能慢慢回复到设定值，则说明积分时间过长。

如果温度变化曲线不规则，且偏离设定值较大，不能回复，则说明比例带过大本篇文章来源于百科全书转载请以链接形式注明出处网址：/jixie/jc/200904/119179.html确定控制器参数数字PID控制器控制参数的选择，可按连续-时间PID参数整定方法进行。

PID控制器的参数整定，可以不依赖于受控对象的数学模型。

工程上，PID控制器的参数常常是通过实验来确定，通过试凑，或者通过实验经验公式来确定。

常用的方法，采样周期选择，实验凑试法实验凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意的响应，从而确定PID控制参数。

整定步骤实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。

（1）整定比例控制将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。

PID参数设置及调节方法方法一:PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小。

PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s,液位L: P=20~80%,T=60~300s,流量L: P=40~100%,T=6~60s。

我在手册上查到的，并已实际的测试过，方便且比较准确应用于传统的PID1。

首先将I，D设置为0，即只用纯比例控制，最好是有曲线图，调整P值在控制范围内成临界振荡状态。

记录下临界振荡的同期Ts2。

将Kp值=纯比例时的P值3。

如果控制精度=1.05%，则设置Ti=0.49Ts ； Td=0.14Ts ；T=0.014 控制精度=1.2%，则设置Ti=0.47Ts ； Td=0.16Ts ；T=0.043控制精度=1.5%，则设置Ti=0.43Ts ； Td=0.20Ts ；T=0.09朋友，你试一下，应该不错，而且调试时间大大缩短我认为问题是，再加长积分时间，再减小放大倍数。

获得的是1000rpm以上的稳定，牺牲的是系统突加给定以后系统调节的快速性，根据兼顾原则，自己掌握调节指标吧。

方法二:1．PID调试一般原则a.在输出不振荡时，增大比例增益P。

b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。

c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

2．一般步骤a.确定比例增益P确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。

输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。

比例增益P调试完成。

详解PID控制各环节一、PID控制简介PID( Proportional Integral Derivative)控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称P ID调节，它实际上是一种算法。

PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制，实际中也有PI 和PD控制。

PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

从信号变换的角度而言，超前校正、滞后校正、滞后－超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。

PID调节器的适用范围：PID调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。

均可以达到0.1%，甚至更高的控制要求。

PID控制的不足1. 在实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定，难以建立精确的数学模型，常规的PID控制器不能达到理想的控制效果；2. 在实际生产现场中，由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。

二、PID控制器各校正环节任何闭环控制系统的首要任务是要稳（稳定）、快（快速）、准（准确）的响应命令。

PID调整的主要工作就是如何实现这一任务。

增大比例系数P将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。

PID功能详解一、PID控制简介PID（ Proportional Integral Derivative）控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节，它实际上是一种算法。

PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID 控制技术。

PID控制，实际中也有PI和PD控制。

PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

从信号变换的角度而言，超前校正、滞后校正、滞后一超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。

PID调节器的适用范围：PID调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。

均可以达到0.1%,甚至更高的控制要求。

PID控制的不足1.在实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定，难以建立精确的数学模型，常规的PID控制器不能达到理想的控制效果；2.在实际生产现场中，由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。

二、PID控制器各校正环节任何闭环控制系统的首要任务是要稳（稳定）、快（快速）、准（准确）的响应命令。

PID调整的主要工作就是如何实现这一任务。

增大比例系数P将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。

(5) 当e(k) (精度)时，加入积分环节。
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3、程序代码
% Restricting the output of controller if u(k)>=10
u(k)=10; end if u(k)<=-10 u(k)=-10; end % Linear model y(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(1)*u(k)... +num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3; error(k)=r(k)-y(k);
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1、专家PID控制原理
(3) 当e(k)e(k)<0，e(k)e(k -1)>0或e(k)=0时，，说明误 差的绝对值朝减小的方向变化，或者已经达到平衡状态。此 时，可考虑采取保持控制器输出不变。
(4) 当e(k)e(k)<0，e(k)e(k -1)<0时，说明误差处于极 值状态。如果此时误差的绝对值较大，即e(k)M2，可考虑 实施较强的控制作用，即
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1、专家PID控制原理
(2) 当e(k)e(k)>0或e(k)=0时，说明误差在朝误差绝对 值增大方向变化，或误差为某一常值，未发生变化。
如果e(k)>M2，说明误差较大，可考虑由控制器实施 较强的控制作用，使误差绝对值朝减小方向变化，迅速减 小误差的绝对值，控制器输出为
u(k)=u(k -1)+k1{kp[e(k)-e(k -1)] +kie(k)+kd[e(k)-2e(k -1)+e(k -2)]}
s3
523500 87.35s2 10470s
其中，对象采样时间为lms。

日本岛电FP93可编程PID调节器中文操作说明FP93是日本岛电公司高性能的0.3级可编程PID调节器，它功能完善，性能优良、设计细腻。

具有自由输入，四位超大高亮的字符显示，众多的状态指示。

可带4组曲线最大40段可编程，六组专家PID参数，更高级的区域PID算法。

带手动、停电和故障保护、模拟变送、通讯接口、两路时标输出，I/O接口包括4组DI外部开关、3路继电器和4路OC扩展门共16种和事件。

一．仪表的显示面板和功能键4位超大红色LED数码字符▲测量值PV显示▲参数类型显示▲出错显示1位绿色LED数码字符▲PTN曲线组号2位绿色LED数码字符▲STEP步号▲PID号4位绿色LED数码字符▲设定值SV显示▲调节输出OUT▲参数值显示17个监视灯，ON时亮▲OUT调节输出▲RUN运行▲HLD程序保持▲GUA确保平台▲COM通讯▲AT自整定▲MAN手动▲EV1EV2EV3三组继电器事件输出▲DO1DO2DO3DO4四组OC门事件输出↗程序上升步→程序平台步↘程序下降步前面板的功能循环键：显示下一个参数窗口：按3秒，进入初始化窗口群。

增减键：增减数字参数：选择字符参数。

E N T确认键：保存修改的参数：在输出窗口按3秒，自动/手动转换。

G R P组建：窗口画面群之间的移动。

P T N曲线键：选择曲线号：切换程序/定值方式。

S T E P步键：程序不参数窗口间移动。

R U NR S T运行/复位键：按3秒，运行/复位：返回前一个参数窗口。

二．操作流程图说明FP93可分为六个窗口群,每个窗口群的第一个窗口用 星号代表，全部的子窗口和用虚线表示的选件子窗口共95个。

每个窗口采用了编号,例如传感器量程选择窗口[5-5],表示第5窗口群的第5号窗口。

进入子窗口，按增减 键修改参数时，面板SV窗口的小数点闪动，按ENT键确认修改后，小数点灭。

三．简单加热系统定值调节的快速入门设置例1．定值设置例：仪表选用FP93-1P-90-N1000,K型热偶0.0～800.0℃输入,P 型输出接固态继电器。

PID功能详解一、PID控制简介PID( Proportional Integral Derivative)控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节，它实际上是一种算法。

PID控制器问世至今已有近 70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制，实际中也有PI和PD控制。

PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

从信号变换的角度而言，超前校正、滞后校正、滞后－超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。

PID调节器的适用范围：PID调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。

均可以达到0.1%，甚至更高的控制要求。

PID控制的不足1. 在实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定，难以建立精确的数学模型，常规的PID控制器不能达到理想的控制效果；2. 在实际生产现场中，由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。

二、PID控制器各校正环节任何闭环控制系统的首要任务是要稳（稳定）、快（快速）、准（准确）的响应命令。

PID调整的主要工作就是如何实现这一任务。

增大比例系数P 将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。

PID控制算法介绍与实现一、PID的数学模型在工业应用中PID及其衍生算法是应用最广泛的算法之一，是当之无愧的万能算法，如果能够熟练掌握PID算法的设计与实现过程，对于一般的研发人员来讲，应该是足够应对一般研发问题了，而难能可贵的是，在很多控制算法当中，PID控制算法又是最简单，最能体现反馈思想的控制算法，可谓经典中的经典。

经典的未必是复杂的，经典的东西常常是简单的，而且是最简单的。

PID算法的一般形式：PID算法通过误差信号控制被控量，而控制器本身就是比例、积分、微分三个环节的加和。

这里我们规定（在t时刻）：1.输入量为2.输出量为3.偏差量为二、PID算法的数字离散化假设采样间隔为T，则在第K个T时刻：偏差= -积分环节用加和的形式表示，即 + + …微分环节用斜率的形式表示，即[- ]/T;PID算法离散化后的式子：则可表示成为：其中式中：比例参数：控制器的输出与输入偏差值成比例关系。

系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。

特点：过程简单快速、比例作用大，可以加快调节，减小误差；但是使系统稳定性下降，造成不稳定，有余差。

积分参数：积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。

微分参数：微分信号则反应了偏差信号的变化规律，或者说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的快速性。

PID的基本离散表示形式如上。

目前的这种表述形式属于位置型PID，另外一种表述方式为增量式PID，由上述表达式可以轻易得到：那么：上式就是离散化PID的增量式表示方式，由公式可以看出，增量式的表达结果和最近三次的偏差有关，这样就大大提高了系统的稳定性。

需要注意的是最终的输出结果应该为：输出量 = + 增量调节值三、PID的C语言实现1.位置式PID的C语言实现上边已经抽象出了位置性PID和增量型PID的数学表达式，这里重点讲解C语言代码的实现过程。

PID控制参数如何设定调节PID控制简介目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。

同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。

智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。

自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。

一个控控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。

控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。

不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。

比如压力控制系统要采用压力传感器。

电加热控制系统的传感器是温度传感器。

目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。

有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。

可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连。

还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix产品系列，可以直接与ControlNet相连，利用网络实现其远程控制功能。

1、开环控制系统开环控制系统(open-loop control system)指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。

在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。

2、闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。

⏹把积分时间调得很大，比较几千秒以上，使积分基本不起作用，微分时间设为0⏹调节Kp,使第一次升温出现超调时比较小，如果没有超调，则适当加大Kp值，如果Pv设定一直小，则需要适当加大Kp⏹慢慢减少积分时间，使得系统静差能比较快地减小，并不会出现周期性振荡，如果出现周期性振荡，则增大积分时间⏹使用Kp自适应功能有增加系统的快速响应及减少系统振荡⏹微分时间约为积分时间的1/10----1/5，如果系统扰动比较大，则微分时间应设得小一些PID参数是根据控制对象的惯量来确定的。

大惯量如：大烘房的温度控制，一般P可在10以上,I=3-10,D=1左右。

小惯量如：一个小电机带一水泵进行压力闭环控制，一般只用PI控制。

P=1-10,I=0.1-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的。

1、让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数S1，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。

2、取比例系数S1为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数S0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。

3、积分系数S0保持不变，改变比例系数S1，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。

否则，将原比例系数S1增大一些，再调整积分系数S0，力求改善控制过程。

如此反复试凑，直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止。

4、引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD，此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。

和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。

注意：仿真系统所采用的PID调节器与传统的工业PID调节器有所不同，各个参数之间相互隔离，互不影响，因而用其观察调节规律十分方便。

关自动控制的设计面很广，下面我将一一列举关于PID参数的整定：1、可以在软件中进行自动整定；2、自动整定的PID参数可能对于系统来说不是最好的，就需要手动凭经验来进行整定。

PID 参数设置及调节方法方法一:PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P\I\D 的大小。

PID 控制器参数的工程整定, 各种调节系统中P.I.D 参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s 压力P: P=30~70%,T=24~180s, 液位L: P=20~80%,T=60~300s, 流量L: P=40~100%,T=6~60s。

我在手册上查到的，并已实际的测试过，方便且比较准确应用于传统的PID1。

首先将I , D设置为0,即只用纯比例控制，最好是有曲线图，调整P值在控制范围内成临界振荡状态。

记录下临界振荡的同期Ts2。

将Kp值二纯比例时的P值3。

如果控制精度=1.05%，则设置Ti=0.49Ts ；Td=0.14Ts ；T=0.01 4控制精度=1.2%，则设置Ti=0.47Ts ；Td=0. 16Ts ；T=0.043控制精度=1.5%，则设置Ti=0.43Ts ；Td=0. 20Ts ；T=0.09朋友，你试一下，应该不错，而且调试时间大大缩短我认为问题是，再加长积分时间，再减小放大倍数。

获得的是1000rpm以上的稳定，牺牲的是系统突加给定以后系统调节的快速性，根据兼顾原则，自己掌握调节指标吧。

方法二:1．PID 调试一般原则a. 在输出不振荡时，增大比例增益P。

b. 在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti 。

c. 在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

2．一般步骤a. 确定比例增益P确定比例增益P 时，首先去掉PID 的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0 （具体见PID 的参数设定说明），使PID 为纯比例调节。

输入设定为系统允许的最大值的60%~70%由0逐渐加大比例增益P,直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P,设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%比例增益P调试完成。

基于PID的水温控制系统设计摘要本次设计采用proteus仿真软件，以AT89C51单片机做为主控单元，运用PID控制算法，仿真实现了一个恒温控制系统。

设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度，不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路，能直接与单片机完成数据的采集和处理，使用PID算法控制加热炉仿真模型进行温度控制，总体实现了一个恒温控制仿真系统。

系统设计中包含硬件设计和软件设计两部分，硬件设计包含显示模块、按键模块、温度采集模块、温度加热模块。

软件设计的部分，采用分层模块化设计，主要有：键盘扫描、按键处理程序、液晶显示程序、继电器控制程序、温度信号处理程序。

另外以AT89C51 单片机为控制核心，利用PID 控制算法提高了水温的控制精度，使用PID 控制算法实施自动控制系统，具有控制参数精度高、反映速度快和稳定性好的特点。

关键词：proteus仿真，PID，AT89C51，DS18B20温度控制目录1 系统总体设计方案论证 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 总体设计方案 (2)2 系统的硬件设计 (3)2.1 系统硬件构成概述 (3)2.2 各单元总体说明 (4)2.3 按键单元 (5)2.4 LCD液晶显示单元 (6)2.5 温度测试单元 (7)2.6 温度控制器件单元 (8)3 恒温控制算法研究（PID）............................................................................. 错误!未定义书签。

3.1 PID控制器的设计 (10)3.2 PID算法的流程实现方法与具体程序 (12)4 系统的软件设计 (17)4.1 统软件设计概述 (17)4.2 系统软件程序流程及程序流程图 (18)4.3 温度数据显示模块分析 (19)4.4 测试分析 (22)5 模拟仿真结果 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。

当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。

反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。

测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。

这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。

PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。

其输入e (t)与输出u (t)的关系为u(t)=kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。

在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。

首先，PID应用范围广。

虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。

其次，PID参数较易整定。

也就是，PID参数Kp，Ti和Td可以根据过程的动态特性及时整定。

如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。

第三，PID控制器在实践中也不断的得到改进，下面两个改进的例子。

在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。

由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。

PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。

现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准。

1 引言在工业生产中，常需要用闭环控制方式来实现温度、压力、流量等连续变化的模拟量控制。

无论使用模拟控制器的模拟控制系统，还是使用计算机(包括PLC)的数字控制系统，PID 控制都得到了广泛的应用。

PID控制器是比例－积分－微分控制的简称，具有(1) 不需要精确的控制系统数学模型;(2) 有较强的灵活性和适应性;(3) 结构典型、程序设计简单，工程上易于实现，参数调整方便等优点。

积分控制可以消除系统的静差，微分控制可以改善系统的动态相应速度，比例、积分、微分三者有效地结合可以满足不同的控制要求。

2 PLC实现PID的控制方式2.1 PID过程控制模块这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的，并存放在模块中，用户使用时序要设置一些参数，使用起来非常方便，一个模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。

2.2 PID功能指令现在很多PLC都有供PID控制用的功能指令，如S7-200的PID指令。

它们实际上是用于PID控制的子程序，与模拟量输入/输出模块一起使用，可以得到类似于使用PID过程控制模块的效果。

2.3 用自编的程序实现PID闭环控制有的PLC没有PID过程控制模块和PID控制用的功能指令，有时虽然可以使用PID 控制指令，但是希望采用某种改进的PID控制算法。

在上述情况下都需要用户自己编制PID 控制程序。

3 PLC-PID控制器的实现本文以西门子S7-200PLC为例，说明PID控制的原理及PLC的PID功能指令的使用及控制功能的实现。

3.1 PID控制器的数字化PLC的PID控制器的设计是以连续系统的PID控制规律为基础，将其数字化写成离散形式的PID控制方程，再跟据离散方程进行控制程序设计。

在连续系统中，典型的PID闭环控制系统如图1所示。

图1中sp(t)是给定值，pv(t)是反馈量，c(t)是系统的输出量，PID控制的输入输出关系式为:式中:M(t)—控制器的输出量，M0为输出的初始值;e(t)=sp(t)-pv(t)－误差信号;KC比例系数;TI－积分时间常数;TD－微分时间常数。

针对增压流化床（PFBC）的床层温度对象，在轴流风机流量不变 的情况下，通过改变给煤量由阶跃响应确定对象模型为：
e G(s) 0.7 50s 290s 1
根据上式，分别按IMC法、ZN法、CC法整定PID参数如下： IMC法：取ε=40，相应有KC=4.32s,TI=302.5,TD=11.81s; ZN法：KC=9.94，TI=100s，TD=25s; CC法：KC=11.57,TI=117.2s,TD=17.88s.
简介
内模控制方法是Garcia和Morari于1982年首先正式提出，以其简 单、跟踪调节性能好、鲁棒性强、能消除不可测干扰等优点，为控 制理论界和工程界所重视。1989年Morari透彻研究了内模控制的鲁 棒性和稳定性，并且由其他学者推广到非线性系统，蓬勃发展中的 神经网络也引入到内模控制中。内模控制还和许多其它控制方式相 结合，如内模控制与模糊控制、内模控制和自适应控制、内模控制 和最优控制、预测控制的结合使内模控制不断得到改进并广泛应用 于工程实践中，取得了良好的效果。
Tps 1
（12）
就以上过程模型做两点说明：（1）对于最小相位系统，只需令 a=0即可；（2）对于像电站粉锅炉主蒸汽温度系统之类的多容高阶大 惯性环节，可以等效为上式，不过a=0，而且这种等效造成的误差可 以达到相当满意的程度。
根据内模控制器设计步骤，对Gm(s)作如（7）、（8）形式分解，
得到：
e Gm (s) (1 as) ps ,Gm (s) Kp Tps 1
知，采用 1 形式的一阶低通滤波器即可。至此可以给出对一大
s 1
类系统的内模PID整定步骤：
（1）对被控对象模型进行低阶等效，得到（12）式的形式； （2）按（13）式进行模型分解； （3）根据（14）式求出（13）式在s=0处的各阶导数值； （4）取r=1，选取滤波器时间常数ε，据（17）式求D(S)在s=0处 的各阶导数值； （5）据（18）式求f(s)在s=0处的各阶导数值； （6）据（15）式求取PID控制器参数； （7）仿真验证或现场观察控制效果，若满意，则结束；若不满 意，则返回（4）重新选择ε。

PID参数设置及调节方法方法一:PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小。

PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s,液位L: P=20~80%,T=60~300s,流量L: P=40~100%,T=6~60s。

我在手册上查到的，并已实际的测试过，方便且比较准确应用于传统的PID1。

首先将I，D设置为0，即只用纯比例控制，最好是有曲线图，调整P值在控制范围内成临界振荡状态。

记录下临界振荡的同期Ts2。

将Kp值=纯比例时的P值3。

如果控制精度=1.05%，则设置Ti=0.49Ts ； Td=0.14Ts ；T=0.014 控制精度=1.2%，则设置Ti=0.47Ts ； Td=0.16Ts ；T=0.043控制精度=1.5%，则设置Ti=0.43Ts ； Td=0.20Ts ；T=0.09朋友，你试一下，应该不错，而且调试时间大大缩短我认为问题是，再加长积分时间，再减小放大倍数。

获得的是1000rpm以上的稳定，牺牲的是系统突加给定以后系统调节的快速性，根据兼顾原则，自己掌握调节指标吧。

方法二:1．PID调试一般原则a.在输出不振荡时，增大比例增益P。

b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。

c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

2．一般步骤a.确定比例增益P确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。

输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。

比例增益P调试完成。

1.3.3 离散系统的数字PID控制仿真
阶跃响应结果
1.3.4 增量式PID控制算法及仿真
当执行机构需要的是控制量的增量（例如驱动 步进电机）时，应采用增量式PID控制。根据 递推原理可得：
u(k 1) k p (e(k 1) ki e( j ) kd (e(k 1) e(k 2)))
e(t ) rin (t ) yout (t )
PID的控制规律为:
1 t de(t ) u (t ) k p e(t ) e(t )dt TD 0 T1 dt U ( s) 1 G( s) kp 1 TD s E ( s) T s 1
积分分离控制算法可表示为：
u(k ) k p e(k ) ki e( j )T kd (e(k ) e(k 1)) / T
j 0
k
式中，T为采样时间，β项为积分项的开关系数
1 0
e(k )
e(k )
1.3.5 积分分离PID 控制算法及仿真
1.3.1 位置式PID控制算法
可得离散表达式：
TD T k u (k ) k p (e(k ) e( j ) (e(k ) e(k 1))) T1 j 0 T e(k ) e(k 1) k p e(k ) ki e( j )T kd T j 0
1.1 PID控制原理
PID控制器各校正环节的作用如下：
比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差 一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减小偏差。 积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积 分作用的强弱取决于积分时间常数T,T越大，积分作用 越弱，反之则越强。 微分环节：反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号 变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号， 从而加快系统的动作速度，减少调节时间。