继电反馈PID控制器参数自整定

今天来给大家介绍一种控制算法参数的自动整定的方法，这种方法就叫基于继电反馈自整定。

一、继电反馈原理

通过在电路中加入有继电特性的非线性环节得到持续稳定的振荡，进而求得中间参数：临界增益和临界周期，结合整定公式实现对PID的参数整定。通过继电反馈产生持续的振荡作为对Z-N临界比例度法的一种改进。

                                              图1.1 继电自整定结构框图

 ,

  h为继电器幅值，a-为输出信号幅值。

                                             图1.2 继电和控制对象频域响应曲线

 

由奈奎斯特稳定判据得：

得：

临界值可以粗略得到：

二、基于Z-N法的PID参数整定

控制器类型	KP	Tn	Tv	Ki	Kd
P	0.5*Kμ	---	---	---	---
PD	0.8*Kμ	---	0.12*Tμ	---	KP*Tn
PI	0.45*Kμ	0.85*Tμ	---	KP/ Tn	---
PID	0.6*Kμ	0.5*Tμ	0.12*Tμ	KP/ Tn	KP*Tn

三、继电反馈PID自整定流程介绍

1、先利用继电器使得系统震荡，震荡的过程为：当反馈小于期望值时，输出正满控制量；当反馈大于期望值时，输出负满控制量，使系统强行震荡。

2、测量系统震荡时的幅值与周期，就可以得到系统的临界增益与震荡周期（震荡周期由曲线相邻峰值得到）

3、根据得到的临界增益与震荡周期，由Z-N表获得所需的PID参数。

                                      图3.1 继电反馈自整定PID控制器效果图

                                                      图3.2 系统震荡效果图

四、总结

继电反馈法整定PID参数能够整定出PID参数，效果较好。但在仿真过程中，PI效果差强人意。总体方案实现简单，适用性较强。继电反馈法自整定PID参数广泛应用于温控系统，其他适用场景不明确。

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