控制器输出的比例、积分、微分部分都有明确的物理意义,在整定PID控制器参数时,可以根据控制器的参数与系统动态性能和静态性能之间的定性关系,用实验的方法来调节控制器的参数。在调试中最重要的问题是在系统性能不能令人满意时,知道应该调节哪一个参数,该参数应该增大还是减小。有经验的调试人员一般可以较快地得到较为满意的调试结果。
PID参数整定不像有的人想象的那样神秘,可以按以下规则来整定PID控制器的参数:1)为了减少需要整定的参数,可以首先采用PI控制器。给系统输入一个阶跃给定信号,观察系统输出量的波形。由输出波形可以获得系统性能的信息,例如超调量和调节时间。
2)如果阶跃响应的超调量太大,经过多次振荡才能进入稳态或者根本不稳定,应减小控制器的比例系数Kp或增大积分时间TI。
3)如果阶跃响应没有超调量,但是被控量上升过于缓慢,过渡过程时间太长,应按相反的方向调整上述参数。
4)如果消除误差的速度较慢,可以适当减小积分时间,增强积分作用。
5)反复调节比例系数和积分时间,如果超调量仍然较大,可以加入微分分量。微分时间TD从0逐渐增大,反复调节Kp、TI和TD,直到满足要求。需要注意的是在改变比例系数Kp的值时,同时会影响到积分分量和微分分量的值,而不是仅仅影响到比例分量。
总之,PID参数的整定是一个综合的、各参数相互影响的过程,实际调试过程中的多次尝试是非常重要的,也是必需的。