现场总线测控系统设计 PID参数的整定
7 PID参数的整定
进行PID参数整定的目的就是确定调节器的比例增益Kc、积分时间Ti和和微分时间Td，改善系统的静态和动态特性，使系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。
7.1 整定方法
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法，它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数，这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
PID参数整定在目前应用最多的还是工程整定法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后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所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法，利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：
1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；
2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；
3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改，对于温度控制系统，工程上已经有大量的经验，其规律如表7.1所示。
表 7.1 温度控制器参数经验数据
被控变量 温度 规律的选择 滞后较大 比例度 20~60 积分时间（分钟） 微分时间（分钟） 3~10 0.5~3 7.2 整定结果及分析
对于PID参数整定步骤应该是\先比例，再积分，最后微分\。 1）整定比例控制
将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。 2）整定积分环节
先将步骤1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。
3）整定微分环节环节
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现场总线测控系统设计 PID参数的整定
先置微分时间Td=0，逐渐加大Td，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数[7]。
根据反复的试凑，调出比较好的结果是P=70.0 I=1.99 D=0.7
图7.2 PID参数整定结果
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现场总线测控系统设计 技术小结
8 技术小结
本设计的电炉温度控制系统，采用西门子的S7-200PLC为控制器，运用了PID算法对炉内温度进行控制，最后可在监控的屏幕画面上准确的观测到温度的实时变化情况。
该系统采用S7-200PLC对电炉温度进行控制，之前也学过300的PLC，在编程等方面只有小小的区别，通过实际操作很容易掌握。对于该类PLC配套的人机界面设计也是非常方便的，WinCC操作方便，功能强大，为我们在调试程序和系统测试的时候提供了很大的帮助，通过实时趋势曲线可以很好地了解系统的动态特性。
本设计的系统虽说成功的实现了电炉内部的恒温控制，但在系统的设计中也存在一些问题，由于被控对象是滞后比较大的温度，使的在对PID参数进行整定时，由于此系统散热很慢，调节时间会过大，使得每次花费的时间都比较的长，而且并不是每次都会得到理想的参数，等等问题都是需要进一步研究改进的。
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现场总线测控系统设计 参考文献
参考文献
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现场总线测控系统设计 S7－200控制程序清单
附录1：S7-200控制程序清单
主程序：
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