习题8 控制器参数设定
1 简单控制系统各环节的参数如何确定？
2 串级控制系统各环节的参数如何确定？
3 某控制系统中的Pi 控制器采用经验凑试法整定控制器参数，如果发现在扰动情况下 的被控变量记录曲线最大偏差过大，变化很慢且长时间偏离给定值，试问在这种情况下应怎 怎改变比例度与积分时间？
4 某控制器采用DDZ—Ⅲ型控制器，用临界比例法度法整定参数。

已测得k δ=30%、 k T =3min 。

试确定PI 作用和PID 作用的控制器参数。

习题8解答：
1 当控制系统已经构成“负反馈”，并且控制器的控制规律也已经正确选定，那么控制系 统的品质主要决定于控制器参数的整定值。

即如何确定最合适的比例度度δ、积分时间Ti 和
微分时间Td ，控制器参数的整定方法很多，现介绍几种工程上常用的方法。

（1）经验试凑法
这是一种在实践中很常用的方法。

具体做法是：在闭环控制系统中，根据被控对象的情 况，先将控制器参数设在一个常见的范围内。

然后施加一定的扰动，以δ、Ti 、Td 对过程的影响为指导，对δ 、Ti 、Td 逐个整定，直到满意为止。

试凑的顺序有两种。

1) 先试凑比例度，直到取得两个完整的波形的过渡过程为止，然后，把δ稍放大10%到20%，再把Ti 由大到小凑试，直到取得满意的波形，最后再加微分，进一步提高质量。

2）从下表中取Ti 的某个值，如果需要微分，则取Td=（1/3---1/4）Ti ，然后再对δ进行试凑。

实践证明，这些经验数据基本上也能达到满意的效果。

（2）衰减曲线法
衰减曲线法比较简单，也分为两种。

1） 4：1衰减曲线法
2）10：1衰减曲线法
这两种方法都是在系统稳定时在纯比例作用下，用改变设定值的办法加入阶跃扰动，观察曲线的衰减比，然后由大到小改变比例度，直到出现4：1或10：1衰减比为止，记下此时的δ和振荡周期T ，再按经验数据确定PID 的值。

3 临界比例法
当整个闭环系统稳定后，把Ti 放到最大，Td 设为零使系统在纯比例下作用。

然后从小
到大逐渐慢慢改变其比例度δ，直到满意为止。

2 串级控制系统常用的整定方法有如下两种。

I ．两步整定法
按照串级控制系统主、副回路的情况，先整定副控制器，后整定主控制器的方法叫做两 步整定法。

具体做法如下。

（1）在工况稳定，主、副控制器都在纯比例作用运行的条件下，使主控制器的δ=100%逐渐降低副控制器的δ，求取副回路在满足某种衰减比（如4：1）过渡过程下的副控制器的比例度和操作周期，分别记作s 2δ和。

s T 2 （2）在副控制器比例度等于s 2δ的条件下，逐步降低主控制器的比例度，求取同样衰减比下的控制过程，记下此时主控制器的比例度s 1δ和操作周期。

s T 1 (3)根据上面求出的s 1δ 、 、s T 1s 2δ 、按经验公式计算主、副控制器的比 s T 2例度、积分时间和微分时间。

1 应减小比例度和积分时间。

2 在采用PI 控制时其比例度δ=2.2k δ=66%
积分时间Ti=0. 85=2.55min
k T 在采用PID 控制器时，其比例度δ=1.7k δ=51%
积分时间Ti=0.5=1.5min
k T 微分时间Td-=0.125 =0.375min
k T 由计算中可以看出，在采用PID 控制器时，由于加了微分作用，提高了系统的稳定性，所以在保证系统具有相同稳定性的情况下，PID 控制器的比例度、积分时间都比PI 控制器的δ、Ti 有所减小。