1942年，在著名的論文“自動(dòng)控制器的最佳設(shè)置”中，泰勒儀器公司銷售工程部的J G Ziegler和工程研究部的N B Nichols提出了兩個(gè)形成適當(dāng)控制器參數(shù)的程序。他們的工作開(kāi)創(chuàng)了PID工程整定方法的一代先河。過(guò)程控制工程師都是調(diào)參俠，調(diào)參俠的祖師爺就是這兩位，以他們兩位名稱命名的整定方法就是ZN整定法。
過(guò)程控制中的很多方法和算法都是工程師提出和推進(jìn)的，包括PID、APC、ZN整定法等。好像過(guò)程控制界比較偏愛(ài)工程師提出的方法和算法，對(duì)數(shù)學(xué)派提出的方法和算法都不太感冒。
臨界比例度法整定PID參數(shù)的步驟
ZN整定法有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種方法。閉環(huán)方法又稱為臨界比例度方法。使用ZN整定法之臨界比例度法整定PID參數(shù)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。并按下表得到正常工作下的控制器參數(shù)。
這些表格中的數(shù)字背后的道理沒(méi)有完全被理解，但是這些數(shù)字對(duì)我們整定PID參數(shù)一直都有著深刻的影響。
1、見(jiàn)面砍一半。如果控制回路的閉環(huán)等幅振蕩是比例作用引起，比例作用×0.5
2、振蕩周期定積分。如果控制回路的閉環(huán)等幅振蕩是積分引起的。積分時(shí)間的選擇范圍為振蕩周期的0.5~0.83倍
3、使用微分時(shí)，微分時(shí)間等于四分之一積分時(shí)間
上面的這些方法現(xiàn)在仍然深刻的影響著PID參數(shù)的工程整定方法。
ZN整定方法的局限性
放在70年后的今天看，ZN整定方法蘊(yùn)含的道理仍熠熠生輝。ZN整定方法旨在為您的PID回路提供最佳的干擾抑制性能，這也是過(guò)程控制大神欣斯基對(duì)ZN整定方法念念不忘的原因。ZN整定方法通常不會(huì)提供很好的設(shè)定值跟蹤性能。
按當(dāng)下的觀點(diǎn)ZN整定方法還是有其歷史局限性：
1、不適用于大純滯后被控對(duì)象；
2、臨界比例度方法的純比例等幅振蕩現(xiàn)場(chǎng)接受程度不高；
3、每個(gè)回路整定相關(guān)孤立，沒(méi)有考慮對(duì)其他回路的影響；
4、越快速，魯棒性越差。小的模型失配可能導(dǎo)致發(fā)散；
5、用于抑制擾動(dòng)的回路，模型要比較準(zhǔn)確而且要其他回路配合；
6、大部分回路要求響應(yīng)不振蕩。
作者：馮少輝博士(現(xiàn)從事先進(jìn)控制工作，有一線十幾年工作經(jīng)歷，真正理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程控制專家)
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