齐格勒-尼科尔斯方法

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齐格勒-尼科尔斯方法英语:Ziegler–Nichols method)是一种整定PID控制器、探索其控制参数的方法。它是由1940年代早期两位泰勒仪器公司的工程师提出的,这个方法也因此以二人的名字命名。[1]其调试方式为,首先将积分和微分增益设置为0,然后比例增益从零开始逐渐增加,直到到达极限增益KU,此时控制器输出值以恒定值振荡。KU和振荡周期TU根据不同的类型,按下表中的方式来设置比例、积分和微分增益。






























Ziegler–Nichols方法[2]

控制类型

Kpdisplaystyle K_pK_p

Kidisplaystyle K_iK_i

Kddisplaystyle K_dK_d
比例

Ku/2displaystyle K_u/2K_u/2
-
-
比例-积分

Ku/2.2displaystyle K_u/2.2K_u/2.2

1.2Kp/Tudisplaystyle 1.2K_p/T_u1.2K_p/T_u
-
经典比例-积分-微分(PID)[3]
0.60Kudisplaystyle 0.60K_u0.60K_u

2Kp/Tudisplaystyle 2K_p/T_u2K_p/T_u

KpTu/8displaystyle K_pT_u/8K_pT_u/8

Pessen Integral Rule[3]

0.7Kudisplaystyle 0.7K_u0.7K_u

2.5Kp/Tudisplaystyle 2.5K_p/T_u2.5K_p/T_u

0.15KpTudisplaystyle 0.15K_pT_u0.15K_pT_u
部份過沖量[3]
0.33Kudisplaystyle 0.33K_u0.33K_u

2Kp/Tudisplaystyle 2K_p/T_u2K_p/T_u

KpTu/3displaystyle K_pT_u/3K_pT_u/3
無過沖量[3]
0.2Kudisplaystyle 0.2K_udisplaystyle 0.2K_u

2Kp/Tudisplaystyle 2K_p/T_u2K_p/T_u

KpTu/3displaystyle K_pT_u/3K_pT_u/3


比較


齐格勒-尼科尔斯方法會有「1/4振幅衰減」的特性(使系統第二次過衝量是第一次的1/4),在一些應用中適合應用這様的系統特性,但無法符合所有的應用場合。


齐格勒-尼科尔斯方法的調適準則是讓PID迴路在雜訊抑制上有最好的效果[3]


此方法調適到的參數會有較大的增益及較大的過沖[3],若有些應用想要使過沖最小化,甚至要消除過衝,需要用其他的方式進行調機。



参考文献




  1. ^ Terry Bartelt. 《工业控制电子学》(第2版)(英语:Industrial Control Electonics: Devices, Systems ann Applications (Second Edition)). 清华大学出版社(原书由Delmar出版). 2005年. ISBN 7-302-09149-8. 


  2. ^ Ziegler, J.G and Nichols, N. B. Optimum settings for automatic controllers. Transactions of the ASME 64: 759–768. 1942. 


  3. ^ 3.03.13.23.33.43.5 Ziegler-Nichols Tuning Rules for PID, Microstar Laboratories



外部链接



  • PIDTuningClassical(英文)

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