pid调节,pid调节参数设置技巧

导读： 有些厂家生产的很多设备精度和速度都比其他厂家好，这不是偶然的。电控系统的设计和调试往往非常关键。 很多人都知道PID控制器。其实在运动控制中，如果只用PID进行调节，其控制速度和精度都不是最好的。原因是PID控制是反馈控制，只能进行测量。

有些厂家生产的很多设备，其精度和速度就是比其他厂家的好，这不是偶然的，电控系统的设计和调试往往十分关键。

很多人都知道PID控制器，其实在运动控制中，如果只使用PID进行调节，其控制速度和精度并不是最佳的，原因是PID控制是反馈控制，只有测出反馈值，然后才通过计算给定值和反馈值的误差经过PID计算才能得出控制输出，所以输出总是滞后于误差的产生，对于高精度的运动控制，您还需要配置前馈参数，以提高控制的精度和快速性，这样可以减小PID参数的积分深度，使得运动控制更精更快，带前馈单元的数控系统图，如下图所示。

前馈参数包括前馈比例参数K1，前馈速度参数K2和前馈加速度参数K3，一般情况下，取K2=0，K3=0，之用前馈比例参数K1即可达到很高的控制精度。

前馈比例参数K1可以通过计算得到，K1与编码器分辨率Re1（10000P/r）、额定转速ne（如1000r/min）、前馈单元（如运动控制器的D-A输出单元）输出满幅电压（如±10V）对应的分辨率Re2（如2的15次方位）有关，如下式，式中k0是一个系数，因不同的运动控制器而不同。

前馈参数的确定——“碰瓷法”

简单设定PID三个参数，只要不振荡即可，设一个给定速度SV1，记录下电动机的转速n1，然后设定PID三个参数都为零，保持给定速度SV1，K1值从0开始增加，直到电动机的输出转速等于n1，记录下对应的K1值K10，则：

K1=K10

如果有几个电动机同步运行，令一个PID的三个参数为零，改变K1值，使其与其他电动机的速度基本相等，则这个K10值即为所得。

“碰瓷法”也可以用于过程控制的前馈参数确定。

PID参数的一种简单调整方法——“二四法则”

在运动控制系统中，如果运动控制器提供PID参数自整定算法，可以进行自整定，如果运动控制器中没有自整定功能，就需要自己对PID参数进行调整，有很多书籍对比有讲解，最后让响应曲线超调部分的前后衰减比为4:1，由于多数方法都需要有专业仪器进行观察，在现场应用有时就很不方便，很多新手会不知所措，以下介绍一种简单的PID参数确定方法——“二四法则”供大家参考。

1)PID三个参数为零，P从0开始逐渐增加，直到听到电动机轻微的振动，此时为P0，则比例P取为：

P=P0/2

2)P=0.5P0，D=0，I从0开始逐渐增加，直到听到电动机轻微的振动，此时为I0，则积分I取为：

I=I0/2

3)P-0.5P0，I=0.5I0，D从0开始逐渐增加，直到听到电动机轻微的振动，此时为D0，则微分D取为：

D=D0/4

前馈参数K1及PID参数调整完后，可以用吴式方法测试运动控制性能的优劣，让速度给定SV为一个正弦参数：

SV2=k2sin（ωt）

由于速度给定SV的速度变化，求导后卫余弦函数，加速度又为正弦函数，所以我们可以十分方便地分析。测试反馈值PV，对比SV和PV，分析误差变化、速度误差变化、加速度误差变化情况

本文选自《电气自动化工程师速成教程》第2版，由机械工业出版社E视界整理发布。

（微信号：cmp_dgdz1）

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