目前，工程上仍廣泛使用實(shí)驗(yàn)方法和經(jīng)驗(yàn)方法來整定pid的調(diào)節(jié)參數(shù)，稱為pid參數(shù)的工程整定方法。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)在于整定參數(shù)不必依賴被控對象的數(shù)學(xué)模型。簡易工程整定法是由經(jīng)典的頻率法簡化而來的，雖然粗糙一點(diǎn)，但是簡單易行，適于現(xiàn)場的實(shí)時控制應(yīng)用。
下面介紹幾種常見的工程整定法。
(1) 擴(kuò)充臨界比例度法
該方法是在模擬pid控制器的臨界比例度法的基礎(chǔ)上擴(kuò)充的，其步驟為：
① 選擇合適的采樣周期t。一般t足夠小，若系統(tǒng)含有純滯后環(huán)節(jié)，可取純滯后時間的十分之一以下。
② 按所選定的采樣周期t使系統(tǒng)按純比例控制工作(其中ti=∞，td=0)。從小到大改變比例系數(shù)，直到系統(tǒng)的階躍響應(yīng)持續(xù)4-5次等幅振蕩現(xiàn)象。此時系統(tǒng)已達(dá)到臨界振蕩狀態(tài)。記下這時的比例系數(shù)得到臨界比例度δk=1/kp，并設(shè)從振蕩的第一個頂點(diǎn)到第二個頂點(diǎn)的時間為振蕩周期tk，如圖1所示。
圖1 臨界比例度法
③ 控制度。通過上述方法所得到的是模擬調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)，這些參數(shù)對于數(shù)字pid控制器原則上也是適用的。但是對于數(shù)字pid控制，這種方法已得到補(bǔ)充。采用擴(kuò)充臨界比例法時，首先要選定控制度
控制度表明數(shù)字pid控制器的控制效果和模擬pid控制器的控制效果的接近程度。當(dāng)控制度為1.05時，數(shù)字pid和模擬pid的控制效果相當(dāng)?？刂贫葹?.0時，數(shù)字pid的控制效果只及模擬pid的一半。因此，為使數(shù)字pid的控制效果盡可能接近模擬pid，應(yīng)使控制度接近1.05。
控制度的計算：模擬pid的，可由記錄儀描繪的曲線圖面積計算，數(shù)字pid的可由計算機(jī)直接計算。
④ 根據(jù)選定的控制度，并由表1所規(guī)定的控制度查出對應(yīng)的t，及pid參數(shù)。
⑤ 按以上所求參數(shù)，整定pid并進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)。先調(diào)比例度(使系統(tǒng)處于最佳狀態(tài))，而后依次加入積分控制和微分控制環(huán)節(jié)，再細(xì)調(diào)積分時間參數(shù)和微分環(huán)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)。
值得注意的是某些系統(tǒng)不允許出現(xiàn)等幅振蕩，則不可用此法。
表1 數(shù)字pid擴(kuò)充臨界比例度法整定參數(shù)
(2) 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法
如同在模擬控制系統(tǒng)中可用響應(yīng)曲線法代替臨界比例度法一樣，在計算機(jī)控制系統(tǒng)中也可以用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法代替擴(kuò)充臨界比例度法。用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定步驟如下：
① 首先不將數(shù)字控制器接入控制系統(tǒng)，讓系統(tǒng)處于手動操作狀態(tài)下，并使之穩(wěn)定下來。然后突然改變給定值，給對象一個階躍輸入信號。
② 用實(shí)驗(yàn)方法測定系統(tǒng)對階躍函數(shù)的響應(yīng)曲線，如圖2所示。
③ 在響應(yīng)曲線最大斜率處作切線，求出等效的純滯后時間τ和等效的時間常數(shù)tm及其比值tm/τ，并選取控制度。
④ 根據(jù)表2所列經(jīng)驗(yàn)公式計算參數(shù)kp，ti，td及采樣周期t。
⑤ 根據(jù)計算的參數(shù)整定pid，進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行，使系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)。
圖2 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法
表2 擴(kuò)充階躍響應(yīng)曲線法整定pid參數(shù)