PID控制器参数对系统性能的影响分析.doc

PID控制器参数对系统性能的影响分析.docPID 控制器参数对系统性能的影响分析
1、比例系数 Kp 对系统性能的影响
(1)对系统的动态性能影响： Kp 加大，将使系统响应速度加快， Kp 偏大时，系统振荡 次数增多，调节时间加长； ；Kp 太小又会使系统的响应速度缓慢。 Kp 的选择以输出响应产生 4:1 衰减过程为宜。
(2)对系统的稳态性能影响：在系统稳定的前提下，加大 &可以减少稳态误差，但不
能消除稳态误差。因此 &的整定主要依据系统的动态性能。
2、 积分时间 TI 对系统性能的影响
积分控制通常和比例控制或比例微分控制联合作用，构成 PI 控制或 PID 控制。
(1)对系统的动态性能影响：积分控制通常影响系统的稳定性。 TI 太小，系统可能不 稳定，且振荡次数较多； TI 太大，对系统的影响将削弱；当 TI 较适合时，系统的过渡过程特 性比较理想。
( 2)对系统的稳态性能影响：积分控制有助于消除系统稳态误差，提高系统的控制精 度，但若 TI 太大，积分作用太弱，则不能减少余差。
3、 微分时间 TD 对系统性能的影响
积分控制通常和比例控制或比例积分控制联合作用，构成 PD 控制或 PID 控制。
(1)对系统的动态性能影响：微分时间 Td的增加即微分作用的增加可以改善系统的动 态特性，如减少超调量，缩短调节时间等。适当加大比例控制，可以减少稳态误差，提高控 制精度。但 TD 值偏大或偏小都会适得其反。另外微分作用有可能放大系统的噪声，降低系 统的抗干扰能力。
( 2)对系统的稳态性能影响：微分环节的加入，可以在误差出现或变化瞬间，按偏差 变化的趋向进行控制。它引进一个早期的修正作用，有助于增加系统的稳定性。
PID 控制器的参数必须根据工程问题的具体要求来考虑。在工业过程控制中，通常要保 证闭环系统稳定， 对给定量的变化能迅速跟踪， 超调量小。 在不同干扰下输出应能保持在给 定值附近，控制量尽可能地小，在系统和环境参数发生变化时控制应保持稳定。一般来说， 要同时满足这些要求是很难做到的， 必须根据系统的具体情况， 满足主要的性能指标， 同时 兼顾其它方面的要求。
在选择采样周期 T时，通常都选择 T远远小于系统的时间常数。因此， PID参数的整定 可以按模拟控制器的方法来进行。