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1、PID 参数调节参数调节 控制系统经常采用 PID 调节，比例环节放大时，系统动作灵敏、速度快、 稳态误差小。 但比例太大时系统振荡次数会增加， 调节时间变长， 甚至会不稳定。 积分控制可消除系统稳态误差， 但会使系统滞后增加稳定性变差， 反应速度变慢。 微分控制可提高系统动态特性（减少超调量和反应时间） ，使系统稳态误差减小。 采用 PID 调节时传递函数为： 1 1 PIDPD I GKT S T S =+ 其中Kp为比例系数，TI为积分常数，TD为微分常数。将上式化为零、极点形式 为： 11 411 4 22 DIDI DD PIDPD TTTT SS TT GK T S + + = 其
2、中放大倍数为KPTD，极点为0， 零点为： 11 4 2 DI D TT T + 和 11 4 2 DI D TT T 可以看出实际上是没有这样的传递函数的， 我们可以给其增加一个影响很小的极 点，并作适当的补偿来满足上式。下面介绍一种实验方式确定PID参数。 对于未知的控制环路参数， 很难调节系统特性， 一般我们都是逐步改进比例、 积分、微分环节来凑控制参数。遇上复杂系统很难调节。下面使用扩充临界比例 度法整定控制参数。首先，去掉控制器的积分、微分环节，只用比例环节调节误 差放大倍数。 逐步加大误差放大系数， 直到系统阶跃响应出现45次振荡， 此时， 我们认为系统处于临界振荡状态。设定此时的
3、比例系数为Kr，从第一个振荡顶 点到第二个振荡顶点为周期Tr。 然后根据下面列举的Ziegler-Nichols经验公式确 定PID参数。 控制规律 KP / Kr TI / Tr TD / Tr PI 0.45 0.83 Ziegler-Nichols 整定参数 PID 0.6 0.5 0.125 以下面两种误差放大器设计方法为例，对于误差放大器计算其放大倍数、零 点、极点如下： - + R1 R2 C3 C2 Vf Vr Vo 传递函数为： ()() 1 2 32 11 rf or VV VV R R SCSC = + ? 整理得： () () 22 123223 11 or R C S
4、VV R S CCR C C S fr VV + = + + 误差放大部分为： 22 13 23 223 1 1 S R C G RCCC S S R C C + = + + 其中比例为： 13 1RC ；零点为：- 22 1R C ；极点为：0和- 23 223 CC R C C + - + R1 R2 C3 C2 Vf Vr Vo C1 传递函数为： ()() 1 2 1 32 1 11 rf or VV VV R R SC SCSC = + ? ? 整理得： () () 1122 123223 11 or RC SR C S VV RS CCR C C S + = + fr VV+ 误差
5、放大部分为： 1122 1 3 23 223 11 SS RCR CC G CCC S S R C C + = + + 其中比例为： 13 C C；零点为：- 11 1RC和- 22 1R C；极点为：0和- 23 223 CC R C C + 以第二种误差放大器为例，经过实验确定Kr和Tr后，查表并求取合理的比 例以及零、极点补偿，然后根据下面的公式求取误差放大器中各元件参数。 13PD C CK T= 11 11 4 1 2 DI D TT RC T + = 22 114 1 2 DI D TT R C T = 此外，应选择参数使极点 2 223 CC3 R C C + 比较大（应高于所得零点几个量级） 。 应用上述方法，一般可得到性能较好的系统。如要求达不到，还应进行逐步 的修正。