求取控制器的最佳数值的原理

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求取控制器的最佳数值的原理

2019-11-04 11:19

稳定边界法：这是一种闭环整定方法，它基于纯比例控制系统临界振荡试验所得数据，即临界比例带和临界振荡周期，利用一些经验公式，求取控制器的最佳数值。其具体步骤是：
先置控制器，比例带置比较大值，使系统投入运行。

待系统运行稳定后，逐渐减小比例值，直到出现等幅振荡，即所谓临界振荡。记录下此时的比例带（临界比例带）和两个波峰间的时间（临界振荡周期）。

利用临界比例带和临界周期值，按经验公式求取控制器的整定参数。

实践证明，由于被控对象的特性不同，按经验公式得到的整定参数不一定都能获得满意的结果，且某些被控对象也不允许进行稳定边界试验。

衰减曲线法

此法与稳定边界法类似，但该法不是采用临界振荡时的比例带和振荡周期数值进行计算，而是采用衰减比为4:1或10:1时设定值扰动的衰减振荡试验数据，再按经验公式控制器的整定参数。

上述三种方法各有特点和适用范围，其共同点都是通过试验，按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法，都需要反复修正控制器参数，并在实际运行中观察效果，经过认真的耐心调整与完善，才能获得较好的效果。

经验整定法

这种方法实质上是一种经验试凑法，它不需要进行上述方法所要求的试验和计算，而是根据运行经验，先确定一组比例、积分、微分参数，并将系统投入运行，然后人为地加入阶跃扰动，（通常为被控变量的设定值扰动），观察被控变量或控制器输出的阶跃响应曲线，并根据各参数对控制过程的影响修正相应的参数值。一般按照先修正比例系数（或比例带），再修正积分时间或微分时间，如此反复试验，直到获得满意的阶跃响应曲线为止。

在PI、PD、PID等各种控制系统中，比例控制都是必不可缺少的基本控制，因此，在实际系统整定过程中，一般先调整比例系数，（或比例带），使系统响应获得规定的衰减率，然后再改变其他参数。最后经过反复综合调整所有参数，以期在规定的衰减率下使选定的某一误差积分指标最小，从而获得控制器最佳的整定参数。

一种可供参考的经验整定方法如下：

只加入比例控制环节，慢慢调节比例系数，使系统微微振荡起来。

加入微分控制环节，慢慢调节微分时间，相当于增大系统的阻尼，使系统逐渐稳定下来。

待系统稳定下来以后，再次调节，又使系统微微振荡起来；然后再调节，又使系统稳定下来；如此反复调节，直到不能再调节为止。

为了使系统工作稳定可靠，保证鲁棒性，最后还要根据经验将所有的值做一些细微的调整。

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