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不依赖对象的数学模型，简单易行。当然，这是一种近似的方法，有时可能略嫌粗糙，但相当适用，可解决一般实际问题[6]。下面介绍两种常用的简易工程整定法。 （1）扩充临界比例度法
这种方法适用于有自平衡特性的被控对象。使用这种方法整定数字调节器参数的步骤是：
①选择一个足够小的采样周期，具体地说就是选择采样周期为被控对象纯滞后时间的十分之一以下。
②用选定的采样周期使系统工作：工作时，去掉积分作用和微分作用，使调节器成为纯比例调节器，逐渐减小比例度?（??1/KP）直至系统对阶跃输入的响应达到临界振荡状态，记下此时的临界比例度?K及系统的临界振荡周期Tk。
③选择控制度：所谓控制度就是以模拟调节器为基准，将DDC的控制效果与模拟调节器的控制效果相比较。控制效果的评价函数通常用误差平方面积
??0e2(t)表示。
控制度＝
[?e2(t)dt]DDC[?e(t)dt]模拟00?2? （1.18）
实际应用中并不需要计算出两个误差平方面积，控制度仅表示控制效果的物理概念。通常，当控制度为1.05时，就可以认为DDC与模拟控制效果相当；当控制度为2.0时，DDC比模拟控制效果差。
④根据选定的控制度，查表2.1求得T、KP、TI、TD的值
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表2.1 扩充临界比例度法整定参数
1.05
1.20
1.50 PID PI PID 1.20 1.50 PI PID PI PID 控制度 1.05 控制规律 PI T 0.03TK 0.014TK 0.05TK KP 0.53?K 0.63?K 0.49?K TI 0.88TK 0.49TK 0.91TK 0.47TK 0.99TK 0.43TK 1.05TK 0.40TK TD 0.14TK 0.16TK 0.20TK 0.22TK 0.043TK 0.047?K 0.14TK 0.09TK 0.22TK 0.16TK 0.42?K 0.34?K 0.36?K 0.27?K
2.00 2.00 （2）经验法
经验法是靠工作人员的经验及对工艺的熟悉程度，参考测量值跟踪与设定值曲 线，来调整P、I、D三者参数的大小的，具体操作可按以下口诀进行：
参数整定找最佳，从小到大顺序查； 先是比例后积分，最后再把微分加； 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大； 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳； 曲线偏离回复慢，积分时间往下降； 曲线波动周期长，积分时间再加长； 曲线振荡频率快，先把微分降下来； 动差大来波动慢，微分时间应加长。
下面以PID调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：
① 让调节器参数积分系数KI=0，实际微分系数KD=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数KP，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。
②取比例系数KP为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数KI，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。
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③积分系数KI保持不变，改变比例系数KP，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。否则，将原比例系数KP增大一些，再调整积分系数KI，力求改善控制过程。如此反复试凑，直到找到满意的比例系数KP和积分系数KI为止。
④引入适当的实际微分系数KD和实际微分时间KD，此时可适当增大比例系数KP和积分系数KI。和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。
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2.2 PWM脉冲控制技术
PWM(Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 2.2.1 PWM控制的基本原理
在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。如果把各输出波形用傅立叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。例如图2.4中a、b、c所示的三个窄脉冲形状不同，其中图2.4的a为矩形脉冲，图2.4的b为三角脉冲，图2.4的c为正弦半波脉冲，但它们的面积（即冲量）都等于1，那么，当它们分别加在具有惯性的同一环节上时，其输出响应基本相同。当窄脉冲变为如图2.4的d所示的单位脉冲函数?(t)时，环节的响应即为该环节的脉冲过渡函数[7]。
f(t)f(t)f(t)f(t)0t0 a bt0ct0dt图2.4 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
图2.5a的电路是一个具体的例子。图中e(t)为窄脉冲，其形状和面积分别如图2.4的a、b、c、d所示，为电路的输入。该输入加在可以看成惯性环节的R-L电路上，设其电流i(t)为电路的输出。图2.5b给出了不同窄波时i(t)的响应波形。从波形可以看出，在i(t)的上升段，脉冲形状不同时i(t)的形状也略有不同，但其下降段几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)波形的差异也越小。如果周期性的施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅立叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性非常接近，仅在高频段有所不同。
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a0bie(t)i(t)Ri(t)acdb L 图2.5 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
2.2.2 直流电机的PWM控制技术
直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。
直流电动机的转速调节主要有三种方法：调节电枢供电的电压、减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻。针对三种调速方法，都有各自的特点，也存在一定的缺陷。例如改变电枢回路电阻调速只能实现有级调速，减弱磁通虽然能够平滑调速，但这种方法的调速范围不大，一般都是配合变压调速使用。所以在直流调速系统中，都是以变压调速为主。其中，在变压调速系统中，大体上又可分为可控整流式调速系统和直流PWM调速系统两种。直流PWM调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点：由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流，低速特性好、稳速精度高、调速范围宽。同样，由于开关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强，可以获得很宽的频带；开关器件只工作在开关状态，因此主电路损耗小、装置效率高；直流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高。正因为直流PWM调速系统有以上优点，并且随着电力电子器件开关性能的不断提高，直流脉宽调制( PWM) 技术得到了飞速的发展[8]。
根据PWM控制的基本原理可知，一段时间内加在惯性负载两端的PWM脉冲与相等时间内冲量相等的直流电加在负载上的电压等效，那么如果在短时间T内脉冲宽度为t0,幅值为U，由图2.6可求得此时间内脉冲的等效直流电压为：
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