PID有哪些优缺点?PID参数自整定之临界比例度法详述!!!

PID在工业领域中得到了诸多应用，由此也产生了诸多的PID产品。比如，PLC就是基于PID实现的。为增进大家对PID的认识，本文将对PID参数自整定中的临界比例度法予以介绍，并介绍PID的优缺点。如果你对PID具有兴趣，不妨和小编一起来继续往下阅读哦。

一、PID参数自整定之临界比例度法

在某些应用场合，比如通用仪表行业，系统的工作对象是不确定的，不同的对象就得采用不同的参数值，没法为用户设定参数，就引入参数自整定的概念。实质就是在首次使用时，通过N次测量为新的工作对象寻找一套参数，并记忆下来作为以后工作的依据。具体的整定方法有三种：临界比例度法、衰减曲线法、经验法。

1.1 在纯比例作用下，逐渐增加增益至产生等副震荡，根据临界增益和临界周期参数得出PID控制器参数，步骤如下：

(1)将纯比例控制器接入到闭环控制系统中(设置控制器参数积分时间常数Ti =∞，实际微分时间常数Td =0)。

(2)控制器比例增益K设置为最小，加入阶跃扰动(一般是改变控制器的给定值)，观察被调量的阶跃响应曲线。

(3)由小到大改变比例增益K，直到闭环系统出现振荡。

(4)系统出现持续等幅振荡时，此时的增益为临界增益(Ku)，振荡周期(波峰间的时间)为临界周期(Tu)。

1.2 采用临界比例度法整定时应注意以下几点：

(1)在采用这种方法获取等幅振荡曲线时，应使控制系统工作在线性区，不要使控制阀出现开、关的极端状态，否则得到的持续振荡曲线可能是“极限循环”，从线性系统概念上说系统早已处于发散振荡了。

(2)由于被控对象特性的不同，按上表求得的控制器参数不一定都能获得满意的结果。对于无自平衡特性的对象，用临界比例度法求得的控制器参数往住使系统响应的衰减率偏大(ψ>0.75 )。而对于有自平衡特性的高阶等容对象，用此法整定控制器参数时系统响应衰减率大多偏小(ψ<0.75 )。为此，上述求得的控制器参数，应针对具体系统在实际运行过程中进行在线校正。

(3) 临界比例度法适用于临界振幅不大、振荡周期较长的过程控制系统，但有些系统从安全性考虑不允许进行稳定边界试验，如锅炉汽包水位控制系统。还有某些时间常数较大的单容对象，用纯比例控制时系统始终是稳定的，对于这些系统也是无法用临界比例度法来进行参数整定的。

(4)只适用于二阶以上的高阶对象，或一阶加纯滞后的对象，否则，在纯比例控制情况下，系统不会出现等幅振荡。

二、 PID的优缺点

由PID原理介绍及当前应用情况可知，PID算法具有原理简单，且易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点，这也是工业广泛采用PID控器的原因。并且有人已在理论上证明，对于过程控制的典型对象——“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。

尽管PID控制器有诸多的优点，但是它也具有天然的缺陷——P、I、D三者之间是线性组合关系，导致系统总是会出现“超调”、“震荡”等问题，而现有的数学工具还是不足以支撑我们找到一个“通解”。体现在实际的应用中，由于被控过程往往机理复杂，具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点，特别是在噪声、负载扰动等因素的影响下，过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化，最终导致系统无法满足控制需求。

2002年美国的一次统计报告中指出，目前美国有超过11600个具有PID控制器结构的调节器，然而只有1/3的PID控制器在实际应用中取得了令人满意的控制效果，2/3的PID控制系统的控制性能达不到用户所期望的要求。

以上便是此次带来的PID相关内容，通过本文，希望大家对PID已经具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!