西门子S7-1200PLC：PID参数的手动整定方法

PID参数与系统动静态性能的关系
PID控制器输出量中的比例、积分、微分部分都有明确的物理意义，在整定PID控制器参数时，可以根据控制器的参数与系统动态、静态性能之间的定性关系，用试验的方法来调节控制器的参数。

比例增益
比例部分与误差同步，它的调节作用及时，比积分控制的反应快。在误差出现时，比例控制能立即给出控制信号，使被控制量朝着误差减小的方向变化。

如果比例增益Kp太小，会使系统输出量变化缓慢，调节时间过长。如果系统中没有积分作用，单纯的比例调节有稳态误差，稳态误差与Kp成反比。增大K，使系统反应灵敏，上升速度加快，并且可以减小稳态误差。但是Kp过大会使调节力度太强，造成调节过头，超调量增大，振荡次数增加，动态性能变坏。

Kp过大甚至会使闭环系统不稳定。如果PID控制器有积分作用(例如采用PI或PID控制)，积分能消除阶跃输入的稳态误差，这时可以将Kp调得小一些。
积分时间
积分部分与误差对时间的积分成正比。因为积分时间T：在积分项的分母中，T；越小，积分速度越快，积分作用越强。

控制器中的积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况(误差的累加值)都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因为积分作用而不断变化，误差为正时积分项不断增大，反之不断减小。

积分项有减小误差的作用，一直要到系统处于稳定状态，这时误差恒为零，比例部分和微分部分均为零，积分部分才不再变化，并且刚好等于稳态时需要的控制器的输出值。因此积分部分的作用是消除稳态误差和提高控制精度，积分作用一般是必需的。

但是积分作用具有滞后特性，不像比例部分，只要误差一出现，就立即起作用。积分作用太强(即7；太小)，其累积的作用与增益过大相同，将会使超调量增大，甚至使系统不稳定。

积分作用太弱(即T太大)，则消除误差的速度太慢，T；的值应取得适中。积分作用很少单独使用，它一般与比例和微分联合使用，构成PI或PID控制器。PI控制器既克服了单纯的比例调节有稳态误差的缺点，又避免了单纯的积分调节响应慢、动态性能不好的缺点，因此被广泛使用。

微分时间
微分部分的输出与误差的一阶导数(即误差的变化速率)成正比，反映了被控量变化的趋势，其作用是阻碍被控量的变化。在启动过程的上升阶段，当c(t)

但是因为被控量不断增大，误差e(1)不断减小，误差的导数和控制器输出的微分部分为负，减小了控制器的输出量，相当于提前给出制动作用，以阻碍被控量的上升，所以可以减少超调量。因此微分控制具有超前和预测的特性，在输出c(t)超出稳态值之前，根据被控量变化的趋势，就能提前给出控制作用。

闭环控制系统的振荡不稳定的根本原因在于有较大的滞后因素，因为微分项能预测误差变化的趋势，这种“超前”的作用可以抑制滞后因素的影响，适当的微分控制作用可以使超调量减小，缩短调节时间，增加系统的稳定性。其缺点是对干扰噪声敏感，使系统抑制干扰的能力降低。

对于有较大惯性或滞后的被控对象，控制器输出量变化后，要经过较长的时间才能引起反馈量的变化，如果PI控制器的控制效果不理想，可以考虑在控制器中增加微分作用，以改善系统在调节过程中的动态特性。

微分时间To与微分作用的强弱成正比，To越大，微分作用越强。但是Tn太大对误差的变化压抑过度，将会使响应曲线变化迟缓，还可能会产生频率较高的振荡。如果将%设置为0，微分部分将不起作用。

采样周期
采样周期T。越小，采样值越能反映模拟量的变化情况。但是T太小会增加CPU的运算工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不宜将T；取得过小。

确定采样周期时，应保证在被控量迅速变化时(例如幅度变化较大的哀减振荡过程)有足够多的采样点数，如果将各采样点的过程变量PV(n)连接起来，应能基本上复现模拟量过程变量PV(t)曲线，以保证不会因为采样点过稀而丢失被采集的模拟量中的重要信息。