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PID整定方法与口诀

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3.PID参数整定

⑴采样周期T符合工程准则。

（2）Kp/Ki/Kd调试：试凑法（先比例，后积分，再微分）；扩充临界比例度法；扩

充响应曲线法

一个调节系统，在阶跃干扰作用下，出现既不发散也不衰减的等幅震荡过程， 此过程成为等幅振荡过程，如下图所示。此时PID调节器的比例度为临界比例 度6 k,被调参数的工作周期为为临界周期Tk。

O —■■值 O -Utsu

临界比例度法整定PID参数步骤

临界比例度法整定PID参数具体操作如下：

1、被控系统稳定后，把PID调节器的积分时间放到最大，微分时间放到零（相

当于切除了积分和微分作用,只使用比例作用）。

2、通过外界干扰或使PID调节器设定值作一阶跃变化，观察由此而引起的测

量值振荡。

3、从大到小逐步把PID调节器的比例度减小，看测量值振荡的变化是发散 的还是衰减的，如是衰减的则应把比例度继续减小；如是发散的则应把比例度放 大。

4、连续重复2和3步骤,直至测量值按恒定幅度和周期发生振荡,即持续4-5 次等幅振荡为止。此时的比例度示值就是临界比例度6 k。

5、从振荡波形图来看，来回振荡1次的时间就是临界周期Tk,即从振荡波的

第一个波的顶点到第二个波的顶点的时间。如果有条件用记录仪,就比较好观察 了,即可看振荡波幅值,还可看测量值输出曲线的峰-峰距离,把该测量值除以记录 纸的走纸速度，就可计算出临界周期Tk如果是DCS控制或使用无纸记录仪，在 趋势记录曲线中可直接得出Tk。

临界比例度法PID参数整定经验公式

调节规律 调节器参数

比例度6,单位：% 积分时间Ti,单位：min 微分时间Td,单位：min

P 2x6k

PI 2.2x6k 0.85xTk

PD 1.8x6k

0.1xTk

PID 1.7x6k 0.5xTk 0.125xTk

6、将计算所得的调节器参数输入调节器后再次运行调节系统，观察过程变 化情况。多数情况下系统均能稳定运行状态，如果还未达到理想控制状态，进需 要对参数微调即可。

衰减曲线法整定调节器参数通常会按照4:1和10:1两种衰减方式进行，两种

方法操作步骤相同，但分别适用于不同工况的调节器参数整定。

衰减曲线法整定调节器参数

纯比例度作用下的自动调节系统，在比例度逐渐减小时，出现4:1衰减振荡 过程，此时比例度为4： 1衰减比例度6s,两个相邻同向波峰之间的距离为4:1

衰减操作周期TS，如下图所示

4:1衰减曲线法整定PID参数具体操作如下:

1、在闭合的控制系统中，将PID调节器变为纯比例作用，比例度放在较大的

数值上。

2、系统达到稳定后，通过外界干扰或使PID调节器设定值作一阶跃变化， 观察记录曲线的衰减比。

3、从大到小改变比例度，直至出现4:1衰减比为止，记下此时的比例度6s（叫

4:1衰减比例度）并从曲线上得出衰减周期Ts（4 4： 1曲线中为峰-峰时间）。对有 些控制对象，控制过程进行较快，难以从记录曲线上找出衰减比。这时只要被控 量波动2次就能达到稳定状态,可近似认为是4:1的衰减过程，其波动1次时间为 Ts。

4、得到了衰减比例度Ps和衰减周期Ts后，就可根据表中的经验公式求出 PID调节器的PID参数。

4:1衰减曲线法PID参数整定经验公式

调节器参数

调节规律 比例度b,单位：% 积分时间Ti,单位：min 微分时间Td,单位：min

P 5s

PI 1.2x5s 0.5xTs

PID 0.8x5s 0.3xTs 0.1xTs

5、将比例度放在比计算值略大的数值上，逐步引入积分和微分作用。

6、将比例度降至计算值上，观察运行，适当调整。

10:1衰减曲线法整定调节器参数

在部分调节系统中，由于采用4:1衰减比仍嫌振荡比较厉害，则可采用10:1

的衰减过程，如下图所示。这种情况下由于衰减太快，要测量操作周期比较困难，

但可测取从施加干扰开始至第一个波峰飞升时间Tr。

O -药■值 0 -世定♦

10:1衰减曲线法整定调节参数步骤和4:1衰减曲线法完全一致，仅采用的整

定参数和经验公式不同。

10:1衰减曲线法PID参数整定经验公式

调节规律 调节器参数

比例度5，单位% 积分时间Ti,单位：min 微分时间Td，单位：min

P 5ss

PI 1.2x5ss 2xTr

PID 0.8x5ss 1.2xTr 0.4xTr

衰减曲线法比较简便,适用于一般情况下的各种参数的控制系统。但对于干 扰频繁，记录曲线不规则，不断有小摆动时，由于不易得到正确的衰减比例度6 s 和衰减周期Ts,使得这种方法难于应用。 PID控制器参数的工程整定，各种调节系统中PID参数经验数据以下可参照： 温度 T： P=20~60%，I=180~600s，D=30-180s；

压力 P： P=30~70%，I=24~180s；

液位 L： P=20~80% ；

流量 L： P=40~100%，I=6~60s。

(3)试凑法口诀

■ 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；

■ 曲线漂浮绕大弯，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。

控制系统在设计、整定和运行中，衡量系统质量的依据就是系统的过渡过程。

例如，当系统的输入为阶跃变化时，系统的过渡过程表现有:发散振荡、等 幅振荡、衰减振荡、单调过程等形式。

在多数情况下，系统调试都可以分析控制器参数对控制系统衰减振荡过渡过

程的影响关系，并把它作为调试控制系统性能的方法与手段。

经验法的实质就是看控制系统过渡过程曲线，调控制器参数。

口诀是仪表工实际工作的总结。由于历史的原因，工程上PID控制器参数 的大多是气动调节仪表针型阀的开度旋钮或电动仪表的电位器。为便于观察阀门 的开度，阀门或电位器的旋钮手柄上有个等分刻度盘。这就是口诀中说的:“比 例度盘”。

一、“参数整定寻最佳，从大到小顺次查。”解释

“参数整定寻最佳”中的最佳参数问题，很多仪表师傅都有这样的体会，在 现场的调节器工程参数整定，如果只按4:1衰减比进行整定，那么可以有很多对 的比例度和积分时间同样能满足4:1的衰减比，但是这些对的数值并不是任意的 组合，而是成对的，一定的比例度必须与一定的积分时间组成一对，才能满足衰 减比的条件，改变其中之一，另一个也要随之改变。因为是成对出现的，所以才 有调节器参数的“匹配”问题。而在实际应用中只有增加一个附加条件，才能从 多对数值中选出一对适合的值。这一对适合的值通常称为“最佳整定值”。

“从大到小顺次查”中“查”的意思就是找到调节器参数的最佳匹配值。而

“从大到小顺次查”是说在具体操作时，先把比例度、积分时间放至最大位置， 把微分时间调至零。因为我们需要的是衰减振荡的过渡过程，并避免出现其它的 振荡过程，在整定初期，把比例度放至最大位置，目的是减小调节器的放大倍数。 而积分放至最大位置，目的是先把积分作用取消。把微分时间调至零也是把微分 作用取消了。“从大到小……”就是从大到小改变比例度或积分时间刻度，实质 是慢慢的增加比例作用或积分作用的放大倍数。也就是慢慢的增加比例或积分作 用的影响，避免系统出现大的振荡。最后再根据系统实际情况决定是否使用微分 作用。

二、“先是比例后积分，最后再把微分加。”解释

这是经验法的整定步骤。比例作用是最基本的调节作用，口诀说的:“先是 比例后积分”，目的是简化调节器的参数整定，即先把积分作用取消和弱化，待 系统较稳定后再投运积分作用。尤其是新安装的控制系统，对系统特性不了解时， 系统调试要做的就是先把积分作用取消，待调整好比例度，使控制系统大致稳定 以后，再加入积分作用。对于比例控制系统，如果规定4:1的衰减过渡过程，则 只有一个比例度能满足这一规定，而其它的任何比例度都不可能使过渡过程的衰 减比为4:1。因此，对比例控制系统只要找到能满足4:1衰减比时的比例度就行 了。

在调好比例控制的基础上再加入积分作用，但积分会降低过渡过程的衰减比，

则系统的稳定程度也会降低。为了保持系统的稳定程度，可增大调节器的比例度，

即减小调节器的放大倍数。这就是dlr在整定中投入积分作用后，要把比例度增 大约20％的原因。其实质就是个比例度和积分时间数值的匹配问题，在一定范 围内比例度的减小，是可以用增加积分时间的方法来补偿的，但也要看到比例作 用和积分作用是互为影响的，如果设置的比例度过大时，即便积分时间恰当，系 统控制效果仍然会不佳。

在有的场合，也可不强求以上步骤，而是常常采取按表1的经验整定法PID 参数凑试范围一览表，先把积分、微分时间选择好，然后由大到小的改变比例度 进行凑试，直至调节过程曲线满意为止。积分时间和微分时间预置后用比例度凑 试，其体现的是经验，如果没有经验就成为盲目调试了。此方法的缺点是当同时 使用比例、积分、微分三作用时，不易找到最合适的整定参数，则反复的凑试会 费很多时间。 三、“曲线振荡很频繁，比例度盘要调大。”解释

这句口诀说的是比例度过小时，会产生周期较短的激烈振荡，且振荡衰减很 慢，严重时甚至会成为发散振荡，如图1所示。这时就要调大比例度，使曲线平

四、“曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小调”解释

这句口诀说的是比例度过大时会使过渡时间过长，使被调参数变化缓慢，即 记录曲线偏离给定值幅值较大，时间较长，这时曲线波动较大且变化无规则，形

五、“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。” 解释

这两句口诀说的是积分作用的整定方法。

当积分时间太长时，会使曲线非周期地慢慢地回复到给定值，即“曲线偏离

当积分时间太短时，会使曲线振荡周期较长，且衰减很慢，即“曲线波动周

期长”，如图4所示。则应加长积分时间。

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pid参数整定口诀及程序

pid参数整定口诀及程序

1. PID调试步骤

没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的妈。

为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？

因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。

由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤：

1．负反馈

自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。

2．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。

3．一般步骤

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。

b.确定积分时间常数Ti

比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。

PID控制算法精华和参数整定三大招

PID控制算法精华和参数整定三大招

PID控制算法精华和参数整定三大招

PID是闭环控制算法在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器

是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制

参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控

制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控

制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的

参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。

PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法PID控制器结构因此要实现PID算法，必须在硬件上具有闭环控制，就是得有反馈。比如控制一

个电机的转速，就得有一个测量转速的传感器，并将结果反馈到控制路线上，下

面也将以转速控制为例。

但并不是必须同时具备这三种算法，也可以是PD,PI,甚至只有P算法控制。我以

前对于闭环控制的一个最朴素的想法就只有P控制，将当前结果反馈回来，再与

目标相减，为正的话，就减速，为负的话就加速。现在知道这只是最简单的闭环

控制算法。

PID控制系统原理结构框图

对偏差信号进行比例、积分和微分运算变换后形成一种控制规律。“利用偏差，

纠正偏差”。

模拟PID控制器

比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法各有作用

模拟PID控制器结构图

PID控制器的输入输出关系为：

比例，反应系统的基本(当前)偏差e(t)，系数大，可以加快调节，减小误差，但过

大的比例使系统稳定性下降，甚至造成系统不稳定;

积分，反应系统的累计偏差，使系统消除稳态误差，提高无差度，因为有误差，

积分调节就进行，直至无误差;

微分，反映系统偏差信号的变化率e(t)-e(t-1)，具有预见性，能预见偏差变化的

控制器的P,I,D项选择微分，反映系统偏差信号的变化率e(t)-e(t-1)，具有预见性，能预见偏差变化的

趋势，产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除，

PID参数整定口诀

PID参数整定口诀

PID参数整定口诀

首先是P（比例）参数的整定：

1.增大P，系统更快速响应；

2.减小P，系统更稳定。

接下来是I（积分）参数的整定：

1.增大I，系统的超调量减小；

2.减小I，系统的超调量增大。

最后是D（微分）参数的整定：

1.增大D，系统的震荡减小；

2.减小D，系统的震荡增大。

综合考虑的时候，可以使用以下顺序进行整定：

1.先将I和D参数设置为0，只调整P参数；

2.逐渐增大P参数，直到系统出现超调；

3.根据需要的系统响应速度调整P参数；

4.添加I参数，减小系统超调；

5.根据需要的系统稳定性调整I参数；

6.最后添加D参数，减小系统震荡。 需要注意的是，以上只是一种简单的整定顺序，具体情况需要结合实际的系统性能要求来设置参数。此外，整定PID参数的过程是一个迭代的过程，需要不断地调整和优化，直到满足系统的需求。

总结起来，PID参数整定的口诀可以概括为：根据需要的系统性能目标，逐步调整P、I和D参数，将系统的超调、响应速度和稳定性达到最佳状态。通过不断迭代和优化，最终得到满足系统要求的PID参数设置。

如何整定PID参数

如何整定PID参数

如何整定PID参数

一、自动回路投入注意事项

1、自动回路首次投入前，应用手动方式将控制回路和工段调至相对稳定状态。

2、投自动时可先将PID模块的比例带、积分时间的数值放大，将PID模块输出变化率放小。投入自动后，观察PID模块的动作方向是否正确，偏差的变化是否在正常范围之内，再根据调节品质调节PID模块各项的参数。

二、PID参数整定方法

㈠基础知识

1、PID参数说明

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。

①P---比例控制用来调节响应速度，比例度值越小，调节越快，但容易使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。比例度越大，比例效果越弱。

② I---积分用来解决控制的精度，它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修整，减小稳态误差。积分时间越长，积分效果越弱，反之越强。

③ D---微分控制系统的稳定性，具有超前控制作用，微分参数越大（微分时间越长），微分效果越强，调节越快，反之越弱。引入微分参与控制，在微分项设置得当的情况下，对于提高系统的动态性能指标，有着显著效果，它可以使系统超调量减小，稳定性增加，动态误差减小。

调整的时候，所要做的任务就是在系统结构允许的情况下，在这三个参数之间权衡调整，达到最佳控制效果，实现稳快准的控制特点。

㈡整定方法

1、 经验法

经验法是简单调节系统应用最广泛的整定方法，是一种试凑法。它通过参数预先设置和反复试凑来实现。参数的预置值要根据对象的特性和仪表的量程决定。仪表量程大的PID参数要适当加强作用。四类被调参数的一般范围如下：

被调参数 比例度% 积分时间min 微分时间min

流量 100~300 0.1~1

温度 100~200 3~30 0.5~3

压力 100~300 0.4~3

液位（料位） 80~200

实际情况可能超出此范围，这样就需要参照下面的口诀进行调整。