PID控制参数对系统性能影响的分析.docx

《计算机控制技术》课程三级项目
某二阶系统的PID控制器设计及参数整定
报告人：刘宝
指导教师：刘思远
燕山大学机械工程学院机电控制系
2012年9月23日
目录
《计算机控制技术》课程三级项目 1
PID控制的应用现状 2
PID控制器各个参数对系统系能的影响 2
比例系数Kp对系统性能的影响 2
积分系数K1对系统性能的影响 3
微分系数 K2对系统性能的影响 3
对给定的系统讲行 PID捽制调节 3
收获与感想 4
PID控制的应用现状
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。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。
从理论角度而言，PID控制是20世纪40年代开始的调节原理的一种典 型代表。PID控制再世纪控制工程中应用最广，据不完全统计，在工业过程 控制、航空航天控制等领域中，PID孔的应用占80%以上。尽管PID控制已 经写入经典教科书，然而由于 PID控制的简单与良好的应用效果，人们仍 在不断研究PID控制器各种设计方法(包括各种自适应调节、最优化方法) 和未来潜力。
由于液压控制系统大功率、高控制精度、技术成熟等特点，在要求精度 高的重型机械机构中得到了广泛应用。在现实工业中比例伺服阀与 PID控
制器的结合，使得液压控制对于位移、速度、压力等的控制获得更加良好的 效果。
PID控制器各个参数对系统系能的影响
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KP可以减少
稳态误差，但不能消除稳态误差。因此KP的整定主要依据系统的动态性能。
调节P的大小对系统动态性能影响如图。由图可见，当K p加大时，可
是系统动作灵敏，速度加快，在系统稳定的前提下，系统的稳态误差将减小， 却不能完全消除系统的稳态误差。Kp偏大时，系统的震荡次数增多，调节 时间增长。Kp太大时，系统会趋于不稳定。
积分系数K1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：对于合适的k1值，可以减小系统的超调 量，提高了稳定性，引入积分环节的代价是降低系统的快速性。
(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k1太大，系统可能会产生震荡，影响系统的稳定 性。
由此可见，积分作用能够消除稳态误差，提高控制精度，系统积分作用 的引入通常使系统的稳定性下降，K1太大时系统将不稳定，K1偏大时系统 的震荡次数较多。
微分系数K2对系统性能的影响
(1)对系统的动态性能影响：微分系数 K2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 K2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)