Dobór nastaw PID (Ziegler–Nichols)

Masz wzmocnienie krytyczne z próby oscylacji albo parametry z odpowiedzi skokowej obiektu? Wpisz je, a dostaniesz nastawy i wykres, jak regulator poradzi sobie ze skokiem wartości zadanej.

Odpowiedź skokowa (K, L, T)

zmiana wyjścia / zmiana sterowania

s
s

Wynik

Kp2,7
Ti16,67s
Td—
Przeregulowanie (symulacja)
65,5%
Czas regulacji (±2%)
74,5 s
Wartość końcowa
1
00,511,5050100150200wartość zadanawyjście obiektuczas [s]wyjście
Porównanie metod
MetodaKpTi [s]Td [s]Ki [1/s]Kd [s]
Ziegler–Nichols2,716,67—0,162—
CHR1,0536—0,02917—
SIMC1,530—0,05—

Symulacja: obiekt K·e^(−Ls)/(Ts+1), regulator idealny (Kp, Ti, Td), różniczkowanie wyjścia z filtrem Td/10. Ki = Kp/Ti i Kd = Kp·Td to nastawy dla postaci równoległej.

Wstaw na swoją stronę

Wklej ten kod w HTML swojej strony. Narzędzie dopasuje wysokość samo, a link do Kalkio musi zostać widoczny.

Kalkulator od Kalkio · kalkio.app

Metoda Zieglera–Nicholsa

Pierwsza wersja metody to próba oscylacji: wyłącz całkowanie i różniczkowanie, zwiększaj wzmocnienie regulatora P, aż pętla zacznie oscylować ze stałą amplitudą. To wzmocnienie to Ku, a okres oscylacji to Tu. Klasyczny PID ma wtedy Kp = 0,6·Ku, Ti = Tu/2, Td = Tu/8.

Druga wersja korzysta z odpowiedzi skokowej obiektu w pętli otwartej. Zmień sterowanie skokowo i odczytaj wzmocnienie K, opóźnienie L oraz stałą czasową T. Reguły Zieglera–Nicholsa celują w tłumienie ćwiartkowe (każda kolejna oscylacja ma ¼ amplitudy poprzedniej), więc są agresywne i dają duże przeregulowanie. CHR i SIMC są łagodniejsze.

Jak czytać wykres

Wykres pokazuje symulowaną odpowiedź pętli na skok wartości zadanej z 0 do 1 dla modelu K·e^(−Ls)/(Ts+1). Prawdziwy obiekt zachowa się trochę inaczej, więc traktuj nastawy jako punkt startowy do strojenia na obiekcie.

Częste pytania

Czym różni się postać idealna od równoległej?

W postaci idealnej (ISA) całkowanie i różniczkowanie zależą od Kp: Kp·(e + 1/Ti∫e + Td·de/dt). W równoległej każdy człon ma własne wzmocnienie: Kp·e + Ki∫e + Kd·de/dt, gdzie Ki = Kp/Ti i Kd = Kp·Td. Sprawdź w instrukcji, której używa twój sterownik.

Jak odczytać L i T z odpowiedzi skokowej?

Poprowadź styczną w punkcie największego nachylenia. L to czas od skoku do przecięcia stycznej z wartością początkową, a T to czas od tego punktu do przecięcia stycznej z wartością końcową.