气动控制:齐格勒-尼科尔斯调谐试验台

迪克·约翰逊,控制工程 一九九九年七月一日

直到1940年,控制器调整都是一门凭经验进行的艺术。在Taylor Instrument Co.(当时的纽约州罗切斯特市),工程师John G. Ziegler和Nathaniel B. Nichols与当时最先进的控制器一起开发了现在著名的“Ziegler-Nichols”控制器调谐方法。然而,这种经过时间考验的调谐技术并不是像许多控制工程师可能怀疑的那样在模拟控制器上开发的。

在1935年至1940年的“控制黄金时代”,控制技术的发展达到了顶峰,齐格勒和尼科尔斯开始设计Model 100 Fulscope,以结合双响应单元提供的自动复位动作。100系列装置采用气动方式,采用平行四边形连杆机构改变比例响应灵敏度的机械反馈。设计中还包括可重复针阀,用于设置复位速率和预动作时间。

齐格勒在Fulscope 100上进行的开发工作和模拟器测试,以及尼科尔斯进行的相关数学分析和简化,最终形成了一篇题为《自动控制器的最佳设置》(Optimum Settings for Automatic Controllers)的论文,该论文于1941年12月在纽约市举行的美国机械工程师学会(American Society of Mechanical Engineers)年会上发表。PID调谐就此诞生。这一突破性发展的完整故事涵盖在“现代控制开始与齐格勒-尼科尔斯调谐”(CE, 1990年10月,2日结束。,第11-17页)