对象的结构及参数往往随时间变化，所以通过计算法整定的控制参数并不是最优的，还需要结合实际情况进行调试。经验法是由工程设计人员根据实际控制过程，通过实验或多次试凑对PID参数进行整定，是应用较多的一种工程整定方法。
1、 采样周期T的选择
采样周期的选择必须采取折衷的方法，从执行机构、被控对象、动态特性、计算机性能等各个方面综合考虑。下面简单介绍如何选择合适的采样周期。
（1）必须满足香农采样定理的要求 根据香农采样定理，系统采样频率的下限为fs=2fmax，此时系统可真实地恢复出原来的连续信号，即采样角频率?s?2?max（ωmax为采样信号的上限角频率），所以采样周期T应该满足：
T?2??s?? （4-59） ?max实际应用中，工程上采样角频率取采样信号上限角频率的4~10倍。对随动系统来说，ωs≈10ωc，ωc为系统的开环截止频率。此时零阶保持器产生的滞后相角约为18°，一般不会影响系统的稳定性。
（2）从执行机构的特性出发，满足执行时间的要求
每个执行机构完成一次动作，都需要一定的执行时间，采样周期的选择必须大于执行机构需要的执行时间。比如控制阀门的开度，如果采样周期太小，阀门来不及动作，又送来下一个控制信号，控制量失去了控制的作用；如果采样周期太大，又不能满足系统的实时性要求。
（3）根据扰动信号的频率，选择采样周期
比如控制直流电机的转速，如果电机轴受到外力矩的干扰，控制器就应该及时产生控制信号抵御干扰，保证电机的转速不受扰动的影响。如果扰动频率比较高，而采样周期比较长，控制器就不能及时检测到干扰信号，电机的转速就会受到影响。因此应该根据扰动信号的频率，选择采样周期。扰动频率高，采样周期应该小一点；反之可以选择大点的采样周期。
（4）从计算机的要求和成本来看，采样周期应该大一些
多回路控制系统中，用一台计算机分时控制多个回路，要保证每个回路有足够的执行时间，采样周期就应该大点。如果采样周期太小，就要求计算机的速度非常快，增加了系统的成本。
（5）考虑被控对象的特性，满足实时控制的要求
实时性是计算机控制系统中一个非常重要的指标，采样周期的选择应该以满足实时性要求为前提。但是满足实时性要求，不是说越小越好，应该根据实际需要进行选择。对变化过程比较快的系统，采样周期可以小一点；反之，变化过程缓慢的系统，采样周期应该选的大一些。
（6）按照指标要求，提高控制质量
一般来说，控制精度越高，采样周期越小，以减小系统的纯滞后。
从以上分析可以看出，各个因素对采样周期的要求是不同的，甚至是互相矛盾的，因此必须根据实际情况，满足主要因素，忽略次要因素，做出切合实际的选择。
采样周期的选择有两种：计算法和经验法，工程上用得最多的是经验法。所谓经验法就是根据人们积累的经验，按照被控对象的特点，综合考虑控制指标、执行机构等各个因素，粗选一个采样周期进行试验，根据控制效果反复修改，直到满意为止。
在工业控制系统中，大多数被控对象都有低通特性。根据不同的变化过程，确定不同的选择范围。图4.24表示了不同过程中采样周期的选择范围与各时间常数的关系，表4-2列出了几种常见被测量采样周期的经验数据，仅供参考。
y y y Te t t t
τ Tg (a) 单容过程 T≤0.1 Tg (b) 振荡过程 T≤0.1 Te (c) 滞后过程 T≤0.25τ
图4.24 不同过程采样周期的经验选择范围
表4-2 几种常见被测量采样周期的经验数据 被测量 采样周期T（秒） 备注 1~5 流量 优选1 3~10 压力 优选5 6~10 液位 15~20 温度 2、 扩充临界比例度法 扩充临界比例度法是一种简易工程整定方法，是对模拟调节器中使用的临界比例度法的扩充。这种方法不依赖被控对象的数学模型，可以直接在闭环系统中进行参数整定，简单易行，在工厂中应用较多。
整定步骤如下：
（1）选择一个足够短的采样周期，如果被控对象带有纯滞后环节，采样周期应该小于0.1倍的滞后时间常数。
（2）求取临界比例系数kc和临界振荡周期Tc。
用选定的采样周期使系统在纯比例作用下工作，比例系数一直增大，直到系统出现持续等幅振荡，这时的比例系数就是临界比例系数kc，被控量的振荡周期就是临界振荡周期Tc。
（3）选择控制度。
所谓控制度就是以模拟调节器为基准，将数字控制器的控制效果和模拟调节器的控制效果相比较的一个评价函数，通常用最小误差平方积分min
??0e2(t)dt表示。
?min?e2(t)dt??0????数字 控制度???mine2(t)dt??0????模拟实际应用中并不需要计算最小误差平方积分，只要选择控制度，就可查表确定各
个参数。当控制度为1.05时，认为数字控制与模拟控制的效果相当；当控制度为2.0时，认为数字控制的效果比模拟控制的效果差。
（4）根据选择的控制度，查表4-3，求出各个PID参数。
表4-3 扩充临界比例度法整定参数计算表 T kp TI TD 控制度 调节器类型 PI 0.03Tc 0.53/kc 0.88 Tc 1.05 PID 0.014Tc 0.63/kc 0.49 Tc 0.14 Tc PI 0.05Tc 0.49/kc 0.91Tc 1.2 PID 0.043Tc 0.47/kc 0.47 Tc 0.16 Tc PI 0.14Tc 0.42/kc 0.99 Tc 1.5 PID 0.09Tc 0.34/kc 0.43 Tc 0.20 Tc PI 0.22Tc 0.36/kc 1.05Tc 2.0 PID 0.16Tc 0.27/kc 0.4Tc 0.22 Tc （5）把计算出的控制参数加入系统运行，进行调试。 3、扩充响应曲线法
如果已知系统的动态特性曲线，就可以采用类似模拟调节器的响应曲线法来整定数字控制器的各个参数，这种方法称为扩充响应曲线法。扩充响应曲线法与扩充临界比例度法一样，也是一种简易工程整定方法，它需要在开环状态下测出被控对象的阶跃响应曲线，由响应曲线求出被控对象的相关参数，通过查表计算出PID控制器的各个参数。
整定步骤如下：
（1）开环状态下测出被控对象的阶跃响应曲线 断开数字控制器，使系统在手 y 动状态下工作。把被调量调节到给定 值附近，并使之稳定下来，然后突然 改变给定值，给对象一个阶跃输入信 号，记录下被控对象的阶跃响 应曲线，如图4.25所示。
（2）求出被控对象的相关参数 0 t
τ Tm 在阶跃响应曲线最大斜率处作
图4.25 被控对象的阶跃响应曲线
切线，切线与时间轴交点的横坐标为滞后时间τ，切线与稳态值交点的横坐标为滞后时间τ与被控对象的时间常数Tm之和，求出滞后时间τ、被控对象的时间常数Tm以及它们的比值Tm/τ。
（3）选择控制度
其表示方法和含义与扩充临界比例度法一样。
（4）根据计算出来的τ、Tm以及τ/Tm，查表4-4，求出各个PID参数。
表4-4 扩充响应曲线法整定参数计算表 T kp TI TD 控制度 调节器类型 PI 0.1τ 0.84Tm/τ 0.34τ 1.05 PID 0.05τ 1.15Tm/τ 2.0τ 0.45τ PI 0.2τ 0.78Tm/τ 3.6τ 1.2 PID 0.16τ 1.0Tm/τ 1.9τ 0.55τ PI 0.5τ 0.68Tm/τ 3.9τ 1.5 PID 0.34τ 0.85Tm/τ 1.62τ 0.65τ PI 0.8τ 0.57Tm/τ 4.2τ 2.0 PID 0.6τ 0.6Tm/τ 1.5τ 0.82τ （5）把计算出的控制参数加入系统运行，进行调试。 4、归一参数整定法
Roberts，P. D在1974年提出一种简化的扩充临界比例度整定法，它只需要整定一个参数，所以被称为归一参数整定法，这种方法比较简单，工作量小。
已知增量式的PID控制算式为：
?u(k)?a0e(k)?a1e(k?1)?a2e(k?2)
式中：
a0?kp??1???TTD?TDTD????；； a?k1?2a?k??1p2p?TIT?T?T?如果取T≈0.1Tc，TI≈0.5Tc，TD≈0.125Tc，Tc为纯比例作用下的临界振荡周期，则： ?u(k)?kp?2.45e(k)?3.5e(k?1)?1.25e(k?2)? （4-60）
只需要整定一个参数kp，就可以求出PID控制器的四个参数，使整定过程大大简
化。
5、试凑法整定PID参数
试凑法是观察系统的响应曲线，然后根据各个参数对系统性能的影响，反复凑试参数，直到得到满意的响应过程，从而整定出PID参数。
用试凑法整定PID参数时，必须知道比例系数、积分时间常数、微分时间常数对
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