陈 佳 谢 莉

(湖南高尔夫旅游职业学院，湖南 常德 415907)

1 整定原理

本文PID参数整定经验法分3步：(1)加大比例系数Kp，使系统出现临界震荡；(2)根据表1公式，初步确定比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd；(3)按经验调节各参数数值，直到系统有良好的动态性能和稳态性能。表中Kpcrit和Tcrit分别是系统达到临界震荡时的比例系数和震荡周期。

2 整定过程仿真

水泵抽水到供水管网中，水压基本上可以认为保持为零，当水充满管道后，水压才开始上升，直至压力达到稳定值，整个过程是一个带纯滞后的一阶惯性环节，系统其他环节，如变频器调节、压力传感器检测等的时间常数和滞后时间，与水压上升和下降的时间常数和滞后时间相比，可以忽略不计，均可等效为比例环节。

表1 Z-N整定公式表

管道水压的传递函数可以表达为

K，T和τ的确定可以用系统辨识方法确定，系统辨识法有经典辨识法和现代辨识法2种。在经典辨识法中，以基于响应曲线的辨识法最为常用，在现代辨识法中，最常用的是最小二乘辨识法，在楼宇供水传递函数的辨识案例中，相关文献用到了阶跃响应曲线法。为让仿真过程更加贴近实际，本文以K=1，T=10，τ=2.5s，对系统进行阶跃响应仿真。

用Matlab的Simulink模块搭建PID控制系统结构图，如图1所示。根据整定步骤，调节比例系数Kp，使系统出现临界震荡，此时Kpcrit=7.22，阶跃响应曲线如图2所示，从图中可以读出临界周期Tcrit=9s。

图1 PID控制系统结构图

图2 临界震荡曲线

再依照Ziegler-Nichols法的公式表，初步计算出合适的比……