ZN整定方法有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種。閉環(huán)方法又稱為臨界比例度方法。分兩步：
1、純比例投用閉環(huán)控制回路，確定穩(wěn)定極限；
2、根據(jù)公式計(jì)算PID控制器參數(shù)。
由純比例控制下的等幅振蕩曲線，獲得臨界控制器增益Kcu與臨界振蕩周期Tu。并按上表得到正常工作下的PID控制器參數(shù)。
我們關(guān)于PID參數(shù)的定性知識(shí)和上面的整定公式有關(guān)。這些定性知識(shí)和理論分析大部分都吻合。基于上面的公式對(duì)PID參數(shù)可以得到如下結(jié)論。
PID參數(shù)影響分析
1、比例作用是PID最主要的控制作用，也是最早被應(yīng)用最簡(jiǎn)單的控制作用。純比例首先被用于確定引起等幅振蕩的比例增益邊界，PID的控制性能也主要由比例作用決定。先找到合適的比例增益再去確定配套的積分作用和微分作用，是PID參數(shù)整定工程方法的常用套路。這一點(diǎn)Lambda的理論思路不完全一樣。Lambda的理論基礎(chǔ)是直接綜合法，就是知道閉環(huán)性能和被控對(duì)象特性得到PID參數(shù)。
2、有純比例的控制器，但是純積分控制器或者純微分控制器很少用于實(shí)時(shí)控制。積分作用和微分作用常常和比例作用配合工作。
3、比例增益砍一半可以將閉環(huán)響應(yīng)從等幅振蕩調(diào)整為4:1衰減振蕩。不合理的PID參數(shù)都應(yīng)該翻一番乘2或者砍一半除2，小幅度的調(diào)整往往不奏效。
4、引入積分作用會(huì)引起控制作用的加強(qiáng)，有振蕩的風(fēng)險(xiǎn)需要適當(dāng)降低比例作用。積分作用合適在比例作用基本不變的情況下可以改善閉環(huán)性能。從頻域分析積分作用引入了一個(gè)消除余差的極點(diǎn)和一個(gè)抵消主極點(diǎn)的零點(diǎn)，所以積分作用和比例作用組成了工程上最常用的PI控制器。
5、引入微分作用可以使用更強(qiáng)的比例作用和積分作用。從而在被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性受限的情況進(jìn)一步改善閉環(huán)性能。但是由于會(huì)放大噪聲的影響而且必須做不完全微分處理，除非被控對(duì)象特性和閉環(huán)要求矛盾很突出，而且通過(guò)工藝設(shè)備改進(jìn)或者控制方案改進(jìn)也不能解決，才會(huì)考慮使用微分。
6、一般情況下，純滯后主導(dǎo)微分作用有限，時(shí)間常數(shù)主導(dǎo)控制器輸出受限不需要微分。
7、微分時(shí)間設(shè)置為積分時(shí)間的四分之一。積分時(shí)間被用于抵消主極點(diǎn)，微分時(shí)間被用于抵消次極點(diǎn)。微分時(shí)間正常設(shè)置應(yīng)該比積分時(shí)間小。
臨界比例度整定方法提供的某些信息，在使用中也要注意條件。例如：
1、當(dāng)?shù)确袷幨潜壤鲆嬉饡r(shí)，萬(wàn)老師有非常清晰的結(jié)論：振蕩周期在2倍純滯后和4倍純滯后之間。不宜作為積分時(shí)間設(shè)置的依據(jù)。做個(gè)階躍測(cè)試用Lambda整定方法簡(jiǎn)單準(zhǔn)確高效。
2、ZN整定方法是為串聯(lián)形式的PID準(zhǔn)備的。這樣的微分作用只能消除一個(gè)實(shí)極點(diǎn)。這個(gè)四分之一和標(biāo)準(zhǔn)形式的四分之一不同。標(biāo)準(zhǔn)形式的四分之一是為了保證控制器有兩個(gè)實(shí)極點(diǎn)，防止控制器引入閉環(huán)振蕩。理論上使用標(biāo)準(zhǔn)形式的PID，微分作用可以和積分作用一起消除一對(duì)共軛虛根。工業(yè)上也常常用PI-PD串級(jí)的方式解決被控對(duì)象的非本質(zhì)單調(diào)問(wèn)題。
