五、手动整定PID参数
那么，如何整定PID参数呢。我们打开前文所提的“手动整定参数”的功能。在调解时，我们需要一边对比图像，一边进行参数修改。该功能抓取的图像有四条曲线，分别是“速度给定”，“速度反馈”，“位置给定”，“位置反馈”。我们通过对比给定和反馈的曲线，来判断是否需要调节PID和如何调节PID。 下面，我们以实验室拉杆箱中的丝杆机构为例：
按图设定参数以后，依次电机如图按钮，便可以生成波形。注意：采样波形时会实际控制电机的移动。
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图中，我们需要关注速度曲线的响应时间以及跟随误差，位置曲线的响应时间。以上图为例，速度的跟随误差在峰值时也有接近300rpm，而电机的最大转速是2500rpm，也就是说误差有10%以上。响应时间大概有10ms。接下来我们看位置曲线，它的响应时间可能有90ms左右，在90ms以前都是存在很微小的误差。 通过上述的分析，我们大致判定，我们需要将速度环的比例增益和积分时间都放大，位置环的比例增益放大。这里，我们直接将调节过后的参数进行演示。
我们可以对比上面的两张图片可以发现，调节之后的曲线是明显跟随地更加紧密，速度曲线的峰值误差几乎不存在，位置曲线响应时间缩短到60ms，而其中是存在给定曲线的加速时间的，所以可以说位置曲线的响应时间已经很快了。 接下来我们将波形采样时的移动距离增加，可以更完整地看到曲线：
分析一下图片，可以发现，当速度给定曲线稳定以后，速度反馈曲线会有小幅度的波动，这种波动是增益过大造成的，但是减小增益会导致速度跟随误差扩大，我们可以通过调节速度的积分时间进行略微使速度曲线平滑，但是积分时间过大，会导致跟随误差的扩大。所以针对速度曲线来说，理论上是有一组最佳的PI参数的，但是如果控制对象运动中的跟随误差要求并不是很严格，图中的曲线已经可以达到要求了。我们在看下位置曲线，控制位置曲线的参数只有一个位置环增益P，其控制着曲线的响应时间，理论上增益越大，跟随误差越小。但是过大的增益会导致超调震荡，也就是所谓的刚性过强，使机械抖动。严重时会导致机械故障。所以调节位置增益时一般增幅很小，简易正负5之间调节，切勿变化过大。
六、PID参数整定的心得
一般来说，如果用户对于运动时的跟随误差没有要求，只是需要点对点的定位运动，一般只需要大概地调节PID参数或者不调节，不必调节的特别精细。这里，我给出一组起调参数，速度环增益=600，速度环积分时间=200，位置环增益=70。使用时可以直接将这组参数输入到Pn102，Pn103，Pn104中；也可以输入到“手动整定参数”的功能中对应的参数栏。这时观察曲线，进行参数的整定。参考整定量如下：速度环增益：±50，速度环积分时间：±5~±10，位置环增益：±5。同时需要注意，速度环增益一般不超过1500，速度环积分时间一般不超过2000，位置环增益一般不超过100。 若有不足之处请指正，谢谢！ 2018.6.11 王磊